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Topologie de l'ADN        

Topologie de l'ADN

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La molécule d'ADN est le support de l'hérédité ; chaque espèce possède un ADN spécifique, et chaque individu d'une espèce est caractérisé par son ADN propre. Pourtant on ne comprend pas encore très bien comment des structures aussi sophistiquées que celles des organismes multicellulaires complexes sont codées dans leur ADN. L'ADN contient les gènes, mais la complexité des organismes ne dépend pas uniquement des gènes : chez l'être humain par exemple, les gènes constituent à peine plus de 1% de l'ADN, et tout laisse à penser que les 99 % d'ADN restants sont impliqués dans la détermination de la structure de notre corps, mais les mécanismes moléculaires sous-jacents restent à découvrir.

Une hypothèse couramment admise est que l'organisation et le repliement de l'ADN dans les chromosomes varient d'un type cellulaire à l'autre, conduisant à une expression différentielle des gènes en fonction des types cellulaires. C'est la raison pour laquelle l'étude de la topologie de l'ADN, de son arrangement spatial dans les chromosomes, est d'un si grand intérêt. A cet égard, les hémicaténanes d'ADN nous intéressent tout particulièrement. Il s'agit d'une structure très originale dans laquelle deux molécules d'ADN double brin distinctes se retrouvent associées de manière stable (Figure 1), permettant ainsi la formation de boucles d'ADN (Figure 2). Les hémicaténanes participeraient-ils à la structuration de l'ADN en boucles dans les chromosomes ?

 

Figure 1. Hémicaténane d'ADN. Deux molécules d'ADN double brin distinctes sont associées, un des brins de l'une passant entre les deux brins de l'autre, et réciproquement.

 

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Figure 2. Boucles d'ADN formées in vitro et observées par microscopie à force atomique (Lyubchenko et al. 2002). Ces boucles sont stables car maintenues à leur base par un hémicaténane d'ADN comme représenté sur le schéma de droite.



Nous avons développé récemment une méthode qui nous permet de construire des hémicaténanes à partir de cercles d'ADN de petite taille. Notre objectif est maintenant double.

  • D'une part, nous recherchons des protéines nucléaires capables de se lier de manière spécifique à ces structures. La stratégie consiste à fractionner des extraits nucléaires protéiques sur diverses résines chromatographiques et à identifier pour chaque chromatographie les fractions contenant des protéines capables de se lier spécifiquement aux hémicaténanes d’ADN, afin de les purifier et de les caractériser.
  • D'autre part, nous perfectionnons la méthode de construction des hémicaténanes afin de pouvoir les produire à partir de molécules d'ADN de grande taille. Ainsi les hémicaténanes pourront être introduits et étudiés dans des cellules en culture, ce qui nous permettra d'analyser le devenir et la fonction de ces structures dont les propriétés sont encore très largement inconnues.

 

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