Une nouvelle sonde synthétique offre une approche sûre et uncomplicated pour visualiser les extrémités des chromosomes dans les cellules vivantes. La sonde a été conçue par des scientifiques de l’Institute for Integrated Cell-Substance Science (iCeMS) et des collègues de l’Université de Kyoto, et pourrait faire progresser la recherche sur le vieillissement et un big éventail de maladies, y compris les cancers. Les détails ont été publiés dans le Journal of the American Chemical Modern society.




« Les extrémités chromosomiques sont constamment exposées au risque de dégradation et de fusion, elles sont donc protégées par des structures appelées télomères, qui sont constituées de longues séquences d’ADN répétées et de protéines liées », explique Hiroshi Sugiyama, biologiste chimiste d’iCeMS, qui a dirigé l’étude. « Si les télomères fonctionnent mal, ils sont incapables de maintenir la stabilité chromosomique, ce qui peut conduire à des maladies telles que le cancer. De plus, les télomères se raccourcissent normalement à chaque division cellulaire jusqu’à ce qu’ils atteignent leur limite, provoquant la mort cellulaire. »

Une séquence d'ADN répétitive qui entraîne des risques pour la santé en cas de dysfonctionnement peut désormais être observée à l'intérieur de cellules vivantes à l'aide d'un outil synthétique

La visualisation des télomères, en particulier leurs arrangements physiques en temps réel, est importante pour comprendre leur pertinence par rapport à la maladie et au vieillissement. Plusieurs approches de visualisation existent déjà, mais elles présentent des inconvénients. Par exemple, certains ne peuvent observer les télomères que dans des cellules conservées ou « fixes ». D’autres prennent du temps ou impliquent des traitements sévères qui dénaturent l’ADN.


Sugiyama et ses collègues ont surmonté ces problèmes en utilisant une sonde synthétique de pyrrole-imidazole polyamide (PIP) qui peut fournir avec précision un composé fluorescent aux télomères sur les extrémités des chromosomes.

« Les PIP sont une classe de petites molécules fabriquées à partir de molécules de pyrrole et d’imidazole qui peuvent être préprogrammées pour se lier à une séquence d’ADN sélectionnée », explique Yutaro Tsubono, le premier auteur de cette étude.

L’équipe a conçu un PIP qui cible la séquence répétitive d’ADN trouvée dans les télomères. Un composé fluorescent, appelé silicium-rhodamine, a été attaché au PIP. La sonde, appelée SiR-TTet59B, se lie aux télomères des cellules vivantes. Lorsque la lumière proche infrarouge de faible intensité est dirigée sur les cellules, la silicium-rhodamine émet une fluorescence, montrant les télomères en action.

« Notre étude sur cette sonde proche infrarouge programmable crée des opportunités pour utiliser ces molécules dans des apps biologiques et médicales », déclare Ganesh Pandian Namasivayam, bio-ingénieur d’iCeMS.

L’équipe a utilisé sa sonde pour observer la dynamique des télomères au cours des différentes phases de la division cellulaire et pour mesurer la longueur des télomères en mesurant l’intensité de fluorescence. Être capable de visualiser la longueur des télomères était à la fois surprenant et passionnant, dit Namasivayam, automobile il peut être développé pour créer une approche efficace et robuste pour détecter un raccourcissement sévère des télomères dans des maladies, telles que la dégénérescence rétinienne liée à l’âge, avec une lumière de faible énergie.

Étant donné que les PIP peuvent être conçus pour cibler n’importe quelle séquence d’ADN dans le génome en modifiant leur disposition, les scientifiques prévoient que l’approche peut être adaptée pour fabriquer des sondes fluorescentes dans le proche infrarouge pour visualiser d’autres séquences d’ADN importantes liées à la maladie.