Améliorer la réparation de l’ADN humain grâce au minuscule tardigrade
Le tardigrade est un animal microscopique qui résiste à plusieurs conditions environnementales extrêmes, notamment les radiations ionisantes de forte intensité. Une étude montre que cette résistance est rendue possible par un système enzymatique de réparation de l’ADN d’une efficacité hors du commun dont on pourrait s’inspirer pour le traitement de maladies humaines.
Au cours de l’évolution de la vie sur Terre, toutes les espèces ont dû acquérir des caractéristiques qui maximisent leur probabilité de survivre et de transmettre leurs gènes à leur descendance.
D’un point de vue scientifique, il y a énormément d’intérêt à étudier ces mécanismes d’adaptation, non seulement pour améliorer nos connaissances du monde qui nous entoure, mais aussi pour identifier certains processus moléculaires qui pourraient être appliqués au traitement de maladies qui affectent l’humanité.
DES OURSONS INVINCIBLES !
Le tardigrade est un bon exemple d’un animal qui, tout en étant très éloigné des êtres humains d’un point de vue évolutif, possède plusieurs caractéristiques intrigantes ayant un potentiel thérapeutique.
Surnommé « ourson d’eau », le tardigrade est un animal minuscule (entre 0,1 et 1,5 mm de long) qui possède une résistance incroyable à plusieurs conditions environnementales extrêmes, mortelles pour l’ensemble des organismes vivants, que ce soient des températures extrêmes (-270 °C à +150 °C), l’absence de pression atmosphérique ou au contraire des pressions écrasantes, l’absence d’eau et de nourriture ou encore des rayonnements ionisants de forte intensité (rayons X ou UV).
Ce dernier cas est particulièrement intéressant : on a montré que les tardigrades pouvaient survivre à des radiations de 5000-6000 Gray (Gy), soit 1000 fois plus que la dose létale pour un humain.
RÉPARATION DE GRANDE ENVERGURE
Une étude récente permet de mieux comprendre les mécanismes biochimiques responsables de cette (1) adaptation aux radiations. Dans cette étude, les chercheurs ont tout d’abord observé que l’exposition d’une espèce de tardigrade (Hypsibius exemplaris) à des doses élevées de radiations gamma (4360 Gy) induisait à court terme des dommages considérables dans leur ADN, mais que l’animal récupérait rapidement, avec une réparation complète de ces cassures moléculaires dans les 24 heures suivantes.
Une analyse plus poussée a montré que cette récupération était corrélée avec une hausse de l’expression de plusieurs gènes, en particulier ceux d’enzymes impliquées dans la réparation de l’ADN.
Dans certains cas, la hausse d’expression de ces gènes est d’une ampleur extraordinaire, jamais observée dans ce type d’étude. Les niveaux de certains gènes ont augmenté plus de 300 fois suite à l’irradiation, pour atteindre des niveaux aussi élevés que ceux impliqués dans le maintien des fonctions biologiques de base de l’animal, ce qui est exceptionnel.
RÉPARATEURS HAUTE PERFORMANCE
Une question importante est de savoir si ces gènes impliqués dans la réparation de l’ADN du tardigrade et dans sa résistance aux radiations peuvent accomplir une fonction protectrice similaire s’ils sont introduits dans les cellules d’un autre organisme. Les résultats initiaux obtenus par les chercheurs suggèrent que oui : en utilisant la bactérie Escherichia coli comme modèle, ils ont observé que l’insertion de ces gènes augmentait considérablement la survie de la bactérie à une dose massive de rayons gamma, ce qui suggère qu’ils sont suffisants pour conférer une résistance à l’irradiation, quelle que soit l’origine de l’ADN.
Ces enzymes réparateurs super performants de l’ADN pourraient être utilisés pour le traitement de certaines pathologies humaines impliquant des dommages irréversibles à l’ADN, par exemple certaines maladies génétiques rares qui causent un vieillissement prématuré, ou pour la réparation de l’ADN muté, à la suite d’expositions solaires trop prolongées.
On pourrait également utiliser ces enzymes de réparation, pour minimiser les effets secondaires de la radiothérapie, sur les tissus sains qui entourent les tumeurs, lors d’un traitement en oncologie.
Un autre exemple qui démontre que les formes de vie les plus simples sont essentielles à la survie des plus complexes.
(1) CLARK-HACHTEL CM ET COLL. « THE TARDIGRADE HYPSIBIUS EXEMPLARIS DRAMATICALLY UPREGULATES DNA REPAIR PATHWAY GENES IN RESPONSE TO IONIZING RADIATION ». CURR. BIOL., PUBLIÉ LE 24 AVRIL 2024.