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17/04/2018

De l'ADN jusqu'ici qualifié de "poubelle" se révèle essentiel à la survie des cellules sexuelles

De l'ADN jusqu'ici qualifié de "poubelle"

se révèle essentiel à la survie

des cellules sexuelles

 

par Camille Gaubert Sciences et Avenir (13/04/2018)

 

L'ADN dit "satellite" — des séquences répétitives que l'on a longtemps pensé inutiles, au point de les qualifier de "poubelles" — est en réalité essentiel à la survie des gamètes, selon une nouvelle étude.

 

L'ADN "satellite" que l'on pensait inutile aurait en réalité une fonction essentielle : maintenir l'ensemble de l'ADN dans le noyau des cellules destinées à devenir des gamètes, sans quoi ces dernières… Meurent. Ces nouveaux résultats ont été publiés dans la revue eLife.

 

L'ADN-nucléaire-contient-l'intégralité-de-notre-code-génétique-450.jpg

L'ADN est une longue molécule contenue dans le noyau des cellules et contenant l'intégralité de notre code génétique. creative commons.jpg

 

L’ADN (Acide DésoxyriboNucléique) est une très grosse molécule présente dans le noyau de chacune de nos cellules. Très enroulée sur elle-même, elle forme les chromosomes à la fameuse forme en X. Son séquençage en 2003 a révélé que, loin des 100.000 attendus, nous possédons environ 20.000 gènes (des morceaux de l’ADN qui codent pour la fabrication de protéines). Cette partie du génome — appelée ADN codant — ne représente en fait que 1 à 2% de la totalité de l’ADN. A quoi sert le reste dans ce cas ? À l'époque, les scientifiques parlent d'ADN poubelle, qui n'aurait aucune utilité. Cependant, le projet ENCODE a permis de révéler en 2012 qu'en réalité 80% de l'ADN, dont les 1% d'ADN codant, a une utilité biochimique, c’est-à-dire une fonction déterminée - bien que les scientifiques débattent encore sur la définition exacte d'un ADN "fonctionnel". Ainsi, certaines séquences ont par exemple pour rôle d'activer ou réprimer les gènes selon la situation, lorsque des protéines spécifiques s'y fixent. D'autres séquences d'ADN poubelle ont montré en 2013 qu'elles contenaient les informations permettant de moduler la forme du visage d'un individu.

 

L'ADN poubelle n'est

finalement pas à jeter

 

La fonction de certaines séquences d'ADN reste cependant toujours obscure. C'est le cas de l'ADN dit "satellite" situé autour du point de contact entre les deux branches du X que forment les chromosomes. Il s'agit d'une fraction de l'ADN poubelle qui consiste en des répétitions de séquences très simples. Bien qu'il représente une partie substantielle de notre ADN, les scientifiques pensaient jusque-là que sa nature répétitive rendait le génome moins stable et plus vulnérable aux dommages ou à la maladie et le considéraient inutile. "Mais nous n'étions pas tout à fait convaincus par l'idée que ce n'était que des déchets génomiques", a déclaré Yukiko Yamashita, professeur de recherche au Life Sciences Institute de l'Université du Michigan et auteur principal de l'étude, dans un communiqué. "Si nous n'en avons pas besoin, et si cela ne nous donnait pas un avantage, alors l'évolution se serait probablement débarrassée de cela".

 

Maintenir les chromosomes

dans le noyau : une fonction vitale

 

Yamashita et ses collègues ont donc décidé de voir ce qui se passerait si les cellules ne pouvaient pas utiliser cet ADN satellite. Cependant, au vu de sa taille conséquente, ils ne pouvaient pas simplement l'ôter du génome. Ils ont donc abordé la question par l'autre bout : s'ils ne pouvaient pas enlever l'ADN, ils allaient enlever la protéine connue pour s'y lier, appelée D1. Les chercheurs ont ainsi constaté une conséquence surprenante à l'absence de D1 dans des organismes de drosophile (mouche des fruits, communément utilisée en laboratoire) et de souris. Les cellules germinales, destinées à devenir ovules et spermatozoïdes, mouraient. Plus précisément, sans D1, des fragments du génome étaient retrouvés à l'extérieur du noyau, empêchant la cellule de survivre. Selon les chercheurs, D1 a en réalité une fonction essentielle : se lier aux ADN "satellite" des chromosomes pour tous les rassembler dans le noyau. "C'est comme former un bouquet", a déclaré Yamashita. "La protéine a de multiples sites de liaison, de sorte qu'elle peut se lier sur plusieurs chromosomes et les lier ensemble en un seul endroit, empêchant les chromosomes de flotter hors du noyau."

 

Ces résultats amènent les chercheurs à croire que l'ADN satellite est essentiel pour la survie cellulaire, non seulement chez la drosophile et la souris, mais probablement aussi chez toutes les espèces dont l'ADN est dans le noyau. Ces dernières sont dites eucaryotes (par opposition aux procaryotes, sans noyau, comme les bactéries)... Et comprennent l'humain.

 

Structure-de-la-molécule-d'ADN-dans-les-chromosomes-450.jpg

Illustration d'une cellule et de son noyau. Localisé dans le noyau, un chromosome est déroulé pour révéler l'ADN compacté dont il est composé. La double hélice d'ADN, composée de deux brins, se sépare pour présenter le code génétique. Crédits - JACOPIN / BSIP / AFP.jpg

 

Une caractéristique universelle et incontestée des cellules eucaryotes est que le génome est divisé en plusieurs chromosomes et encapsulé dans un seul noyau. Cependant, le mécanisme sous-jacent pour assurer une telle configuration est inconnu. Ici, nous fournissons des preuves que l'ADN satellite péricentromérique, qui est souvent considéré comme indésirable, est un constituant essentiel du chromosome, permettant l'emballage de tous les chromosomes dans un seul noyau. Nous montrons que les protéines de liaison de l'ADN satellite multi-AT, D. melanogaster D1 et HMGA1 de souris, jouent un rôle évolutif conservé dans le regroupement de l'ADN satellite péricentromérique des chromosomes hétérologues en « chromocentres », une association cytologique de l'hétérochromatine péricentromérique. La formation défectueuse de chromocentre conduit à la formation de micronoyaux due au bourgeonnement du noyau d'interphase, aux dommages d'ADN et à la mort cellulaire. Il apparaît que le chromocentre et l'ADN satellite jouent un rôle fondamental dans l'encapsulation du complément complet du génome au sein d'un seul noyau, la caractéristique universelle des cellules eucaryotes.

 

Composition : miel toutes fleurs et néonicotinoïdes

Composition : miel toutes fleurs et néonicotinoïdes

par Alexandre Aebi

 

Article publié dans le numéro 274 de janvier 2018 de

"En Direct" le journal de la Recherche

et du Transfert de l'Arc jurassien

 

 

Élaboré avec patience selon un processus complexe et grâce à une organisation du travail imparable de la part des abeilles, le miel est un chef-d’œuvre de la nature paré de mille vertus. Mais malgré la vigilance des abeilles qui assurent un rôle de filtre, le miel est contaminé par des néonicotinoïdes, une famille de pesticides largement employée sur les grandes cultures. Un phénomène observé à l’échelle de la planète tout entière, ainsi que le révèle une étude sans précédent menée à l’université de Neuchâtel.

 

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C’est à partir de cent quatre-vingt-dix-huit échantillons butinés à travers le monde par des voyageurs attentionnés que cette étude d’une ampleur inédite a pu être menée. Une récolte initiée par le jardin botanique de Neuchâtel alors qu'il préparait une exposition sur les abeilles en 2013. Une équipe de travail s’est depuis constituée avec des chercheurs de l’université de Neuchâtel, qui ont utilisé leurs moyens en biologie et chimie analytique pour extraire de toutes ces variétés de miels leur teneur en néonicotinoïdes, un terme qui sonne comme une offense à la réputation du produit symbole par excellence d’une alimentation saine.

 

Pourtant le miel comporte bien les traces des cinq pesticides étudiés de cette famille, couramment utilisés dans l’agriculture et pour un usage domestique. Acétamipride, clothianidine, imidaclopride, thiaclopride et thiaméthoxane sont d’ailleurs mis en évidence de façon criante : 75 % des miels étudiés contiennent au moins l’une de ces substances. Les écarts sont significatifs d’un continent à l’autre : 86 % des échantillons nord-américains sont contaminés, contre 57 % de ceux provenant d’Amérique du Sud. Entre les deux, les miels asiatiques et européens sont presque ex aequo avec respectivement 80 % et 79 %. Ce triste palmarès montre également que plus de la moitié des miels analysés renferment au moins deux néonicotinoïdes différents Cependant la teneur en toxiques de la très grande majorité des échantillons n’implique pas de danger pour la santé humaine, si l’on s’en tient aux indications données par les normes en vigueur.

 

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Pour les abeilles, c’est une autre histoire, comme le souligne Alexandre Aebi, qui, enseignant-chercheur en agroécologie et apiculteur, fait preuve d’une double expertise en la matière. « L’étude démontre que les abeilles sont exposées à des concentrations nocives pour leur comportement, leur physiologie et leur reproduction ». Si les pesticides ne sont pas seuls responsables du déclin des abeilles, du moins peut-on jouer sur ce levier en limitant leur utilisation voire en l’interdisant, une réflexion en cours dans certains pays. « Dans la littérature scientifique, de nombreuses études révélent qu’à partir de 0,1 ng/g, la teneur en néonicotinoïdes a des effets toxiques sur certains organismes. Or dans le miel, cette concentration atteint 1,8 ng/g en moyenne ! »

 

Un cocktail explosif derrière la douceur du miel ?

 

Derrière cette moyenne, des chiffres incontestables, fournis par la plateforme neuchâteloise de chimie analytique (NPAC) de l’université de Neuchâtel, qui dispose d’outils capables de déceler les néonicotinoïdes à des concentrations infimes, de l’ordre d’une part par dix milliards, dans une matrice aussi complexe que celle du miel. Il n’en reste pas moins que « l’effet cocktail » produit par le mélange de ces substances demeure une inconnue. Le problème se complique encore avec la présence de deux autres facteurs : les métabolites, substances fabriquées lors de la dégradation des pesticides, et les adjuvants. Pas moins de trois cent cinquante pesticides différents sont répandus dans les cultures, rien qu’en Suisse.

 

On ne peut qu’imaginer le nombre incroyable de combinaisons possibles entre toutes ces molécules, rendant vaine toute tentative de cerner le problème de manière exhaustive. L’étude a été réalisée par l’université et le jardin botanique de Neuchâtel entre 2015 et 2016, et c’est la première d’une telle ampleur en termes d’échantillonnage et de représentation de territoires. Elle a fait l’objet d’une publication scientifique dans la revue de référence Science en octobre dernier, et suscite depuis de nombreuses réactions tant auprès des apiculteurs et des citoyens que des médias… Peut-être fera-t-elle un jour écho dans la sphère politique ?

 

Équipe pluridisciplinaire pour étude planétaire

 

Cette recherche sur les teneurs en néonicotinoïdes des miels du monde entier est la somme des compétences cultivées au sein de différents laboratoires de l’université de Neuchâtel : le laboratoire de biodiversité du sol, placé sous la direction d’Edward Mitchell, l’institut de biologie et l’institut d’ethnologie, une double-appartenance pour Alexandre Aebi, et la plateforme neuchâteloise de chimie analytique représentée par Gaétan Glauser, ingénieur de recherche, qui confirme : « Il nous est possible de quantifier ce type de molécules avec une excellente précision, à des concentrations de l’ordre d’une part par dix milliards, voire moins ».

L’équipe ainsi constituée a bénéficié, outre des cent quatre-vingt-dix-huit échantillons de miel qui étaient conservés dans ses murs, de l’expertise du Jardin botanique de la ville de Neuchâtel, sous la houlette  de son directeur, Blaise Mulhauser.

 

Contact :
Alexandre Aebi
- Instituts de biologie et d’ethnologie - Université de Neuchâtel

Tél. +41 (0)32 718 31 47