Le prix nobel va aux scientifiques qui ont découvert pourquoi les chromosomes ne se dégradent pas en copiant


Le prix nobel va aux scientifiques qui ont découvert pourquoi les chromosomes ne se dégradent pas en copiant

Le Prix Nobel de Physiologie ou de Médecine 2009 s'adresse à trois scientifiques américains Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider et Jack W. Szostak, qui ont résolu un énigme majeur en biologie; Ils ont découvert que les chromosomes ne se dégradent pas lorsqu'ils se répliquent parce que tout dépend de la façon dont la télomérase fait des télomères pour protéger les extrémités des chromosomes. Leurs découvertes ont conduit à une nouvelle compréhension de la façon dont les cellules fonctionnent et ouvrent de nouvelles avenues pour la recherche et le traitement de nombreuses maladies.

L'Assemblée Nobel de Karolinska Institutet à Stockholm, en Suède, a annoncé lundi que les trois lauréats du prix Nobel ont remporté leur prix pour la découverte de «la façon dont les chromosomes sont protégés par les télomères et l'enzyme télomérase».

Les gènes qui constituent notre génome sont le modèle de notre biologie. Ils sont constitués de deux brins entrelacés d'ADN écrits dans un alphabet comprenant seulement quatre codes de base, emballés dans des chromosomes avec des "caps" de télomères à leurs extrémités. Les trois lauréats du prix Nobel ont découvert que les télomères contiennent une séquence unique de code ADN qui empêche les chromosomes de se dégrader lorsqu'ils se reproduisent. Cela a ouvert la voie au développement de nouveaux traitements contre les maladies.

Les cellules vieillissent alors que les télomères sont plus courts et, à l'inverse, ils ne vieillissent pas lorsque l'activité de la télomérase est élevée et protège la longueur des télomères. Cette propriété se reflète dans diverses maladies. Par exemple, les cellules cancéreuses sont considérées comme ayant une vie éternelle parce que leur longueur de télomère est conservée lorsqu'elles se reproduisent, alors que certaines autres maladies sont caractérisées par une telomérase défectueuse, ce qui entraîne des cellules endommagées.

Dans les années 1930, deux autres lauréats du prix Nobel (Hermann Muller, qui ont remporté le prix Nobel en 1946 et Barbara McClintock, qui l'ont gagné en 1983), ont remarqué que les télomères semblaient empêcher les chromosomes de s'attacher les uns aux autres et ont postulé qu'ils protégeaient les chromosomes En quelque sorte, mais exactement comment était un peu mystérieux.

Ensuite, dans les années 1950, un autre problème est apparu: lorsqu'une cellule est sur le point de se diviser, les enzymes ADN polymérase copient la séquence de code exacte d'une base de base d'ADN par base. C'est comme si quelqu'un copianait un très gros livre, mot à mot sur des feuilles vierges. Mais il semblait que, pour l'un des deux brins d'ADN, la fin du fil (les dernières pages du «livre») ne pouvait pas être copiée. Cependant, il semble que ce ne soit pas toujours le cas.

Les trois lauréats de cette année, Blackburn, Greider et Szostak ont ​​résolu ces deux problèmes.

Dans son travail cartographiant les séquences d'ADN dans les années 1970, Blackburn a étudié les chromosomes des protozoaires ciliés unicellés Tetrahymena Et a découvert qu'une séquence d'ADN particulière répétait plusieurs fois à la fin. L'«orthographe» de cette séquence dans le code de l'alphabet d'ADN était CCCCAA, mais sa fonction était un mystère.

Au même moment, Szostak a remarqué que lorsqu'il a introduit un type de «minichromosome» constitué d'une molécule d'ADN linéaire dans des cellules de levure, elles se sont dégradées assez rapidement.

Szostak s'intéresse à la découverte de Blackburn après avoir présenté ses résultats lors d'une conférence en 1980 et les deux scientifiques ont accepté de faire une expérience conjointe où Blackburn a isolé la séquence CCCCAA de Tetrahymena Et Szostak l'a couplé aux minichromosomes avant de les insérer dans des cellules de levure. Les résultats, qu'ils ont publiés en 1982, ont été étonnants: la séquence de la CCCCAA semblait empêcher les minichromosomes de se dégrader.

C'était une grande découverte non seulement parce que la séquence des télomères semblait empêcher les minichromosomes de se dégrader, mais aussi parce que les télomères et les minichromosomes proviennent de deux espèces totalement indépendantes, ce qui montre que ce phénomène était un mécanisme fondamentalement non reconnu de la biologie.

Plus tard, il est apparu clairement que la plupart des plantes et des animaux, de l'amibe à l'homme, ont des ADN des télomères.

À l'époque où Blackburn et Szostak se sont réunis, Blackburn supervisait un étudiant diplômé, Greider, qui a commencé à examiner comment l'ADN des télomères a été créé et quelle enzyme était impliquée. Le jour de Noël 1984, Greider a trouvé l'activité enzymatique dans un extrait cellulaire. Elle et Blackburn ont appelé l'enzyme télomérase. Ils l'ont purifié et ont constaté qu'il était composé de protéines plus d'ARN. L'ARN contenait la séquence CCCCAA qui servait de «modèle» à la construction de télomères, tandis que la protéine fournissait le matériau pour l'activité enzymatique.

Après cela, les scientifiques commencent à étudier le rôle des télomères. Szostak et son équipe ont trouvé des mutations de cellules de levure dont les télomères progressivement devenaient plus courts et plus courts lorsqu'ils se répliquaient. Ces cellules ont mal progressivement et ont cessé de se diviser complètement. Blackburn et son équipe ont fabriqué des formes mutantes de l'ARN de la télomérase et ont trouvé des effets similaires dans Tetrahymena .

Dans les deux cas, avec les cellules de levure mutantes et l'ARN de la télomérase mutante, les cellules vieillissaient prématurément, leur «sénescence» était accélérée.

Les scientifiques ont également montré que, d'autre part, les télomères fonctionnels empêchent les dommages chromosomiques et retardent la sénescence cellulaire, et plus tard, Greider et son équipe ont montré que la télomérase peut retarder la sénescence dans les cellules humaines.

Ces découvertes ont conduit à une activité intense dans le domaine du vieillissement et au rôle joué par les télomères dans la sénescence cellulaire, que de nombreux scientifiques ont suggéré était la clé du vieillissement de l'organisme dans son ensemble. Cependant, nous savons maintenant que le vieillissement de l'organisme en général est plus complexe que cela et dépend de plusieurs facteurs, dont l'un est le rôle joué par les télomères.

Par exemple, la plupart des cellules normales ne se divisent pas souvent, de sorte que leur intégrité chromosomique n'est pas à risque et ne nécessite pas une activité élevée de télomérase.

Un domaine qui attire beaucoup d'activité à la suite de ces découvertes est la recherche sur le cancer. Les cellules cancéreuses ont la capacité de continuer à se diviser sans subir de dégâts chromosomiques car elles conservent leurs télomères. Il s'agit d'un casse-tête, car à la façon propre, leurs télomères devraient être plus courts et plus courts avec chaque division cellulaire jusqu'à ce qu'un jour il ne reste plus que préserver l'intégrité chromosomique et ils commencent ainsi à vieillir. Mais les cellules cancéreuses semblent rester éternellement jeunes: comment échappent-ils à la sénescence cellulaire?

Une explication semble être que les cellules cancéreuses ont souvent une activité télomérase accrue, donc une proposition est que le cancer pourrait être traité en éradiquant leur télomérase. Cette idée a déjà déclenché plusieurs études, y compris des essais cliniques de vaccins qui ciblent des cellules ayant une activité télomérase élevée.

D'autres domaines de nouvelles recherches suscités par ces découvertes ont révélé que certaines maladies héréditaires sont causées par des défauts de télomérase, y compris certains types d'anémie aplastique congénitale, où les cellules souches de la moelle osseuse ne divisent pas suffisamment. D'autres maladies héréditaires qui affectent la peau et les poumons semblent également être causées par des défauts de télomérase.

Elizabeth H. Blackburn a la citoyenneté américaine et australienne et depuis 1990 a été professeur de biologie et de physiologie à l'Université de Californie à San Francisco.

Carol W. Greider est citoyenne américaine et a été nommée professeur au département de biologie moléculaire et de génétique de la Johns Hopkins University School of Medicine à Baltimore en 1997.

Jack W. Szostak est citoyen américain et il est à la Faculté de médecine de Harvard depuis 1979, il est actuellement professeur de génétique à l'Hôpital général du Massachusetts à Boston et est également affilié à l'Institut médical Howard Hughes.

Source: Fondation Nobel.

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