<\/p>\n
Des scientifiques de l’Universit\u00e9 de Cambridge, en collaboration avec des collaborateurs internationaux, ont identifi\u00e9 un processus crucial qui fa\u00e7onne le comportement de l’ADN lorsqu’il se d\u00e9place \u00e0 travers des pores \u00e0 l’\u00e9chelle nanom\u00e9trique. Ce processus est fondamental pour de nombreuses activit\u00e9s biologiques et pour les technologies de d\u00e9tection de l\u2019ADN \u00e0 croissance rapide. La recherche met en \u00e9vidence une structure d\u2019ADN longtemps n\u00e9glig\u00e9e appel\u00e9e plecton\u00e8mes, une d\u00e9couverte qui pourrait influencer les futurs progr\u00e8s de la g\u00e9nomique et de la biod\u00e9tection.<\/p>\n
Les nanopores sont des ouvertures extr\u00eamement petites qui permettent le passage de simples brins d\u2019ADN tout en produisant des signaux \u00e9lectriques. Ces signaux aident les chercheurs \u00e0 analyser le mat\u00e9riel g\u00e9n\u00e9tique en d\u00e9tail. Jusqu\u2019\u00e0 pr\u00e9sent, des caract\u00e9ristiques importantes de ces signaux avaient \u00e9t\u00e9 mal comprises.<\/p>\n
Pourquoi les scientifiques pensaient que l’ADN formait des n\u0153uds<\/strong><\/p>\n Pendant de nombreuses ann\u00e9es, les chercheurs ont cru que les sch\u00e9mas \u00e9lectriques complexes observ\u00e9s lors des exp\u00e9riences sur les nanopores \u00e9taient provoqu\u00e9s par la formation de n\u0153uds dans l\u2019ADN. L\u2019id\u00e9e \u00e9tait facile \u00e0 imaginer. Tirer un lacet \u00e0 travers un trou \u00e9troit devient in\u00e9gal si le lacet s’emm\u00eale, et les scientifiques ont suppos\u00e9 que l’ADN se comportait de la m\u00eame mani\u00e8re. On pensait que tout signal irr\u00e9gulier signifiait que le fil s’\u00e9tait nou\u00e9 lors de son passage \u00e0 travers le pore.<\/p>\n Cette explication a fa\u00e7onn\u00e9 la mani\u00e8re dont les donn\u00e9es nanopores ont \u00e9t\u00e9 interpr\u00e9t\u00e9es pendant des d\u00e9cennies.<\/p>\n Des torsions, pas des n\u0153uds, expliquez les signaux<\/strong><\/p>\n La nouvelle \u00e9tude, publi\u00e9e dans Physical Review X, montre que cette hypoth\u00e8se de longue date \u00e9tait souvent fausse. Au lieu de former de v\u00e9ritables n\u0153uds, l\u2019ADN se tord fr\u00e9quemment sur lui-m\u00eame lors de la translocation des nanopores. Ces structures torsad\u00e9es, appel\u00e9es plecton\u00e8mes, ressemblent \u00e0 un cordon t\u00e9l\u00e9phonique enroul\u00e9 plut\u00f4t qu’\u00e0 un n\u0153ud nou\u00e9.<\/p>\n Cette distinction est importante car les torsions et les n\u0153uds affectent les signaux \u00e9lectriques de mani\u00e8res tr\u00e8s diff\u00e9rentes.<\/p>\n “Nos exp\u00e9riences ont montr\u00e9 que lorsque l’ADN est tir\u00e9 \u00e0 travers le nanopore, le flux ionique \u00e0 l’int\u00e9rieur tord le brin, accumulant du couple et l’enroulant en plecton\u00e8mes, pas seulement en n\u0153uds. Cette structure de torsion” cach\u00e9e “a une empreinte distinctive et durable dans le signal \u00e9lectrique, contrairement \u00e0 la signature plus transitoire des n\u0153uds”, a expliqu\u00e9 l’auteur principal, le Dr Fei Zheng du laboratoire Cavendish.<\/p>\n Les exp\u00e9riences indiquent un m\u00e9canisme manquant<\/strong><\/p>\n Pour parvenir \u00e0 cette conclusion, les chercheurs ont test\u00e9 l\u2019ADN en utilisant des nanopores de verre et de nitrure de silicium sur une large gamme de tensions et de conditions. Ils ont remarqu\u00e9 que les \u00e9v\u00e9nements dits \u00ab enchev\u00eatr\u00e9s \u00bb, lorsque plus d\u2019une section d\u2019ADN occupait le pore en m\u00eame temps, se produisaient bien plus souvent que ce que la th\u00e9orie des n\u0153uds pouvait expliquer.<\/p>\n Ces \u00e9v\u00e9nements sont devenus encore plus fr\u00e9quents \u00e0 mesure que la tension augmentait et que les brins d\u2019ADN s\u2019allongeaient. Ce sch\u00e9ma sugg\u00e9rait qu\u2019une autre force \u00e9tait \u00e0 l\u2019\u0153uvre.<\/p>\n Comment l\u2019eau qui coule d\u00e9forme l\u2019ADN<\/strong><\/p>\n L\u2019\u00e9quipe a d\u00e9couvert que la torsion provenait du flux \u00e9lectroosmotique, le mouvement de l\u2019eau entra\u00een\u00e9 par des champs \u00e9lectriques \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du nanopore. Lorsque l\u2019eau s\u2019\u00e9coule devant l\u2019ADN, elle applique une force de rotation \u00e0 la mol\u00e9cule h\u00e9lico\u00efdale. Ce couple se d\u00e9place le long du brin, provoquant l\u2019enroulement des sections situ\u00e9es \u00e0 l\u2019ext\u00e9rieur des pores en plecton\u00e8mes.<\/p>\n Contrairement aux n\u0153uds, qui se resserrent sous l\u2019effet des forces de traction et disparaissent g\u00e9n\u00e9ralement rapidement, les plecton\u00e8mes peuvent grossir et rester pr\u00e9sents tout au long du processus de translocation. Des simulations informatiques appliquant des forces et des couples r\u00e9alistes ont confirm\u00e9 ce comportement et ont montr\u00e9 que la formation du pl\u00e9ton\u00e8me d\u00e9pend de la capacit\u00e9 de l’ADN \u00e0 transmettre la torsion sur toute sa longueur.<\/p>\n Le blocage des rebondissements confirme la d\u00e9couverte<\/strong><\/p>\n Pour tester l’id\u00e9e plus en d\u00e9tail, les chercheurs ont cr\u00e9\u00e9 de l’ADN \u00ab coup\u00e9 \u00bb, des brins interrompus \u00e0 des points sp\u00e9cifiques. Ces interruptions ont emp\u00each\u00e9 la torsion de se propager le long de la mol\u00e9cule et ont consid\u00e9rablement r\u00e9duit la formation de plecton\u00e8mes au cours des exp\u00e9riences.<\/p>\n Ce r\u00e9sultat a confirm\u00e9 que la propagation des torsions est essentielle au processus. Cela sugg\u00e8re \u00e9galement de nouvelles fa\u00e7ons d’utiliser les nanopores pour d\u00e9tecter les dommages \u00e0 l’ADN, car les cassures du brin interf\u00e8rent avec le comportement de torsion.<\/p>\n Lire les signaux ADN avec une nouvelle pr\u00e9cision<\/strong><\/p>\n “Ce qui est vraiment puissant ici, c’est que nous pouvons d\u00e9sormais distinguer les n\u0153uds et les plecton\u00e8mes dans le signal nanopore en fonction de leur dur\u00e9e”, explique le professeur Ulrich F. Keyser, \u00e9galement du laboratoire Cavendish et co-auteur de l’\u00e9tude.<\/p>\n “Les n\u0153uds traversent rapidement, comme une bosse rapide, tandis que les plecton\u00e8mes persistent et cr\u00e9ent des signaux \u00e9tendus. Cela ouvre la voie \u00e0 des lectures plus riches et plus nuanc\u00e9es de l’organisation de l’ADN, de l’int\u00e9grit\u00e9 g\u00e9nomique et \u00e9ventuellement des dommages.”<\/p>\n Implications plus larges pour la biologie et la technologie<\/strong><\/p>\n Les r\u00e9sultats vont au-del\u00e0 de la d\u00e9tection des nanopores. Dans les cellules vivantes, l\u2019ADN se tord et s\u2019emm\u00eale r\u00e9guli\u00e8rement lorsque les enzymes agissent sur lui, et les n\u0153uds et les plecton\u00e8mes jouent un r\u00f4le important dans l\u2019organisation et la stabilit\u00e9 du g\u00e9nome. Comprendre comment ces structures se forment pourrait am\u00e9liorer les mod\u00e8les de comportement de l\u2019ADN cellulaire.<\/p>\n Pour le diagnostic et la biod\u00e9tection, la capacit\u00e9 de d\u00e9tecter ou de contr\u00f4ler la torsion de l\u2019ADN pourrait conduire \u00e0 des outils plus sensibles, capables d\u2019identifier des changements g\u00e9n\u00e9tiques subtils et des signes pr\u00e9coces de dommages \u00e0 l\u2019ADN li\u00e9s \u00e0 une maladie.<\/p>\n “Du point de vue de la nanotechnologie, la recherche met en \u00e9vidence le pouvoir des nanopores, non seulement en tant que capteurs sophistiqu\u00e9s, mais \u00e9galement en tant qu’outils permettant de manipuler les biopolym\u00e8res de mani\u00e8re nouvelle”, a conclu Keyser.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Des scientifiques de l’Universit\u00e9 de Cambridge, en collaboration avec des collaborateurs internationaux, ont identifi\u00e9 un processus crucial qui fa\u00e7onne le comportement de l’ADN lorsqu’il se d\u00e9place \u00e0 travers des pores \u00e0 l’\u00e9chelle nanom\u00e9trique. 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