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Bioacoustique et applications

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Le prix Nobel de Chimie 2017 a été attribué à trois scientifiques pour leurs travaux permettant l'avènement de la cryo-microscopie électronique. Cette technique d'imagerie consiste à geler les molécules ...

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Tchouri ou l'âge des comètes

La mission Rosetta de l'ESA a montré que la comète « Tchouri » (67P Churyumov-Gerasimenko), sur laquelle l'atterrisseur de la sonde a fini par s'écraser, est composée à près de 40 % de molécules organiques. D'après les travaux de Jean-Loup Bertaux, du Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales (CNRS/UPMC/Univ. Versailles–Saint-Quentin-en-Yvelines), et Rosine Lallement, du laboratoire Galaxies, étoiles, physique et instrumentation (Observatoire de Paris/CNRS/Université Paris Diderot), ces molécules organiques auraient été formées dans le milieu interstellaire, avant la formation du système solaire.

En effet, l’on sait grâce à l’étude de la lumière des étoiles, et notamment des bandes diffuses interstellaires (« Diffuse Interstellar Bands », DIB), que des molécules organiques complexes sont présentes en quantité dans le milieu interstellaire. Dans les nuages interstellaires très denses, et notamment ceux dans lesquels une étoile va se former, les DIB ont tendance à diminuer parce que, d’après l’hypothèse émise par les deux chercheurs, les molécules organiques s’agglutinent et ne peuvent plus absorber autant de lumière. Le processus de formation des comètes, par agglutination non violente de petits grains de matières, aurait permis à ces molécules préexistantes au système solaire d’être préservées et identifiées 4,6 milliards d’années plus tard au sein de Tchouri.

Pour connaître la nature exacte de cette mystérieuse matière interstellaire, il faudra mettre sur pied une mission spatiale de collecte d’échantillons destinés à revenir sur Terre pour être analysés en laboratoire. En tout cas, si la matière organique des comètes provient bien du milieu interstellaire et qu’elle a joué un rôle dans l’apparition de la vie dur terre, rien n’interdit de penser qu’il en est de même ailleurs dans l’univers.

publié le 25 septembre 2017

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Vers un nouvel outil de génie génétique
Grâce aux nouvelles techniques de séquençage, les ARN circulaires ont été identifiés dans de nombreux organismes. Leur étude chez les archées permet aujourd'hui d'envisager des applications dans les biotechnologies et le domaine biomédical.

Que sont les ARN circulaires ?

L'ARN, acide ribonucléique constitué principalement d'un seul brin de nucléotide, est une molécule non codante ou participant à l'expression du génome des êtres vivants. Il en existe de plusieurs types, dont les ARN messagers, transcrits à partir de l'ADN et qui traduisent l'information génétique en diverses protéines. Dans les années 1990, quelques exemples d'une nouvelle forme d'ARN ont été découverts, l'ARN circulaire. Ses extrémités ne sont pas libres mais forment une structure fermée, qui le rendent plus stables que les ARN linéaires.

Comme ils ont été conservés au cours de l'évolution dans les trois domaines du vivant, bactéries, archées, eucaryotes, les ARN circulaires devraient jouer un rôle dans ces organismes, mais lequel ? Peuvent-ils remplir la même fonction que leurs analogues linéaires ? Récemment, il a été montré qu'ils intervenaient dans la régulation de l'expression des gènes. Chez l'être humain, il a été décrit que les ARN circulaires agissent comme des éponges, en réprimant l'activité d'ARN d'interférence qui bloquent l'expression de certains gènes : dans ce cas, une de leur action serait de favoriser l'expression de certains gènes.

L'ARN circulaire chez les archées

En étudiant une archée, une équipe du Laboratoire d’optique et biosciences de l’École polytechnique (en co-tutelle avec l’INSERM et le CNRS), menée par Hannu Myllykallio, et Hubert Becker, s’est fixé pour objectif d’identifier l’ensemble des ARN circulaires au sein d’une cellule. Le séquenceur à haut débit PGM (Personal Genome Machine) a fourni quatre cent mille lectures de séquences, puis un algorithme développé par le Laboratoire d’informatique de l’École polytechnique a distingué 133 ARN circulaires, soit 2 % du génome de la cellule. En parallèle, des études de biochimie et de biologie moléculaire ont permis d'identifier l'enzyme responsable de la forme circulaire de ces ARN.

L'expertise des laboratoires permet d'extraire l'ARN des cellules, de le séquencer, puis d'appliquer un traitement informatique pour identifier lesquels sont circulaires. Les scientifiques envisagent d’étendre leurs investigations à d’autres organismes, comme les bactéries ou même les cellules eucaryotes. L'objectif est de dessiner un premier état des lieux de la diversité des ARN circulaires, un inventaire intéressant pour la recherche fondamentale et pour de possibles applications en biotechnologies.

Des pistes pour les biotechnologies

L'un des intérêts des ARN circulaires est qu'ils s'expriment de manière différente dans les tissus humains, leur taux d'expression variant dans certains cas de pathologie par rapport à un individu sain. Cette spécificité pose la question de leur potentiel pour être un biomarqueur de certaines pathologies humaines, telles un cancer du sein, un cancer colorectal ou une maladie neurodégénérative du type d'Alzheimer, pour lesquelles l'existence d'ARN circulaire a été observée. À partir d'un échantillon, l'ARN peut être récupéré, séquencé et analysé pour déterminer la part d'ARN circulaires. Récemment, les ARN circulaires ont été identifiés directement dans le sang. Si leur intérêt en tant que biomarqueur se confirmait, alors une biopsie invasive des tissus ne serait plus nécessaire pour établir un premier diagnostic.

D'autres applications peuvent être envisagées à partir de l'étude des enzymes qui provoquent la circularisation de ces ARN. Cette enzyme pourrait être utilisée dans la recherche en biologie moléculaire pour augmenter la stabilité des ARN, activer les extrémités des ARN ou y fixer certains composants, comme des adaptateurs pour améliorer les techniques de séquençage. On retrouve la logique de la PCR, ou les propriétés particulières d'une enzyme sont utilisées pour développer de nouvelles techniques de génie génétique.

Article réalisé à partir d'un entretien avec Hubert Becker, enseignant-chercheur au pôle biologie du Laboratoire d’optique et biosciences ainsi qu’à l'UPMC Sorbonne Universités.

Publié le 24 juillet 2017

En savoir plus

Biologie moléculaire : à la recherche des ARN circulaires ?, sur le site du CNRS

Le code génétique et les ARN messagers, sur Sciences en ligne

Arthur Jeannot
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