Des scientifiques du Queensland Brain Institute ont montré que l’ADN G-Quadruplex ou ADN G4 est indispensable au niveau des neurones pour l’activation ou l’inhibition transitoire des gènes qui interviennent dans l’apprentissage et la mémoire à long terme. D’après cette étude, ce mécanisme est important puisqu’il sous-tend la formation de la mémoire. Les résultats de cette étude se concentrent sur le comportement dynamique d’une structure particulière de l’ADN connue sous le nom d’ADN G-quadruplex ou ADN G4. L’équipe vient de mettre en avant le rôle essentiel de cette structure dans la régulation de l’expression des gènes associés à la mémoire à long terme.
Cette étude, publiée dans Journal of Neuroscience, constitue la première preuve que cet ADN G-quadruplex se trouve dans les neurones et qu’il intervient activement dans la modulation et l’expression des différents états de la mémoire.
Qu’est-ce que l’ADN G-quadruplex ou ADN G4 ? Habituellement, l’ADN de nos cellules adopte une conformation standard appelée ADN B. Il s’agit de la fameuse double hélice d’ADN qui fut décrite pour la toute première fois par James Watson (né en 1926), Francis Crick (1916-2004) et Maurice Wilkins (1916-2004) en 1953. Bien que fortement présente au sein de toutes nos cellules, cette conformation de l’ADN n’est pas la seule. L’ADN peut en effet se replier en d’autres structures comme l’ADN-A et l’ADN-Z qui sont aussi des doubles hélices, mais un peu différentes.
À côté de ces structures en double hélice, l’ADN peut adopter d’autres conformations comme celle de l’épingle à cheveux, la jonction de Holliday, l’ADN triplex qui est un ADN tricaténaire et enfin l’ADN G-quadruplex. Les structures de type quadruplex se forment dans les acides nucléiques tels que l’ADN et l’ARN. Dans une telle structure, quatre guanines sont maintenues ensemble par un type de liaison un peu particulier appelé appariement de Hoogsteen. Il se forme ainsi des structures non pas à deux brins comme dans l’ADN B, mais des structures à quatre brins. Un cation monovalent (ion métallique portant une charge positive) intervient dans cette structure pour la stabiliser.
L’ADN G-quadruplex fait partie de la vingtaine d’états différents de l’ADN que les chercheurs ont identifiés jusqu’à aujourd’hui. Chacun de ces états joue potentiellement un rôle particulier dans la régulation des gènes. Au cours de cette nouvelle étude qui porte essentiellement sur la structure G4, les chercheurs ont découvert qu’elle s’accumule dans les cellules nerveuses en réponse à l’apprentissage.
Durant une phase d’apprentissage, cet ADN G-quadruplex s’accumule dans les neurones de manière temporaire. La formation de l’ADN G4 est très rapide puisqu’elle ne prend que quelques millisecondes. Pour cette étude, les chercheurs ont travaillé avec des souris. Chez cet animal, ils se sont rendu compte que l’ADN G4 est impliqué à la fois dans l’augmentation et la diminution de la transcription dans les neurones actifs, en fonction de leur activité, afin de permettre différents états de la mémoire.
Ce mécanisme est très intéressant, car il met en évidence la manière dont l’ADN réagit à une expérience, montrant qu’il n’est pas statique, mais bien dynamique. Les résultats de cette étude suggèrent que l’ADN possède la capacité de stocker des informations dans son code, mais aussi dans sa structure. L’une des implications pratiques de cette recherche est son impact potentiel sur la compréhension et éventuellement le traitement des conditions liées à la mémoire, telles que l’extinction de la peur, un mécanisme de survie essentiel.
La peur est une émotion ressentie par tout le monde. Elle nait de la menace d’un dommage physique, émotionnel ou psychologique, réel ou imaginaire. Bien que considérée comme une émotion négative, la peur joue en réalité un rôle essentiel dans notre sécurité, car elle nous mobilise face à un danger. L’extinction de cette peur repose sur la formation de nouveaux souvenirs à long terme avec des éléments environnementaux similaires. Ces souvenirs neufs entrent en concurrence avec le souvenir lié à la peur et le remplacent.
La formation de ces nouveaux souvenirs dépend de changements coordonnés dans l’expression des gènes. Il s’agit d’un processus qui dépend des interactions temporelles entre la machinerie transcriptionnelle et une variété de structures d’ADN comme l’ADN G-quadruplex. Cette découverte élargit non seulement la compréhension fondamentale de la manière dont l’ADN fonctionne en tant que dispositif de contrôle transcriptionnel, mais elle ouvre également la voie à de futures études qui pourraient déboucher sur des thérapies innovantes pour divers troubles psychiatriques, en tirant parti de la nature dynamique de l’ADN dans le cerveau.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
