Bulletin des BioTechnologies Janvier 2003








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Bulletin des BioTechnologies – Janvier 2003




Janvier 2003 n°202



Tous mes vœux pour la nouvelle année.

Ce bulletin est volontairement généraliste. Il essaye d'attirer l'attention sur des données pouvant avoir un impact en biotechnologie, surtout appliquées aux productions agricoles, à leur transformation et à l'environnement. Il abandonne généralement les sujets, souvent importants, traités dans votre quotidien habituel ou la presse hebdomadaire, scientifique ou non. Il ne peut, du fait de sa relative généralité et de son unique rédacteur un peu gâteux, entrer en compétition avec ces derniers.

Je présente d'avance mes excuses auprès des lecteurs pour les erreurs se glissant inévitablement dans mes analyses, et les choix peut-être pas toujours pertinents. Je lis, d'ailleurs, avec intérêt les commentaires ou critiques qui me sont communiqués. Je m'efforce de parcourir un grand nombre de publications de nature très diverses, comme vous pouvez le constater, mais l'accès n'en est pas toujours facile dans ces temps d'inflation des prix d'abonnements. Je cherche à commenter des articles quand ils arrivent dans les bibliothèques et ne fais pas la course à l'Internet, bien que j'aie la chance de pouvoir en disposer.

Etant obligé de limiter la diffusion initiale du document-papier pour des raisons pratiques, j'encourage une distribution plus large par les destinataires. Nous essayons de rendre la version Internet plus accessible, compte tenu de son volume non négligeable.

Des délais de parution ont pu être constatés l'année passée. Ils sont dus à des difficultés techniques. Elles devraient disparaître à partir du mois de mars. Un système d'alerte de la parution du bulletin a été mis en place ces derniers mois. Profitez-en.

André BERKALOFF

e-mail : andre.berkaloff@igmors.u-psud.fr

Concepts et Techniques


1. Le groupement de gènes non homologues, mais co-exprimés, peut concerner un grand nombre de gènes chez la Drosophile. AM Boutanaev et al.; Nature 420 (19-26DEC02) 666-669. Ces auteurs russes ont identifié 1661 gènes spécifiques du testicule dont un tiers sont groupés sur les chromosomes. Ils expliquent la co-expression par l'appartenance à un même domaine chromatinien.

On savait déjà que les gènes du rythme circadien sont regroupés chez la Drosophile. Les auteurs ont alors exploré le génome sur ce point et constaté que cela a l'air d'un fait général. On l'a retrouvé chez Caenorhabditis et chez l'homme, alors que chez la levure ce sont tout au plus des paires de gènes qui sont concernés. Ceci indique une influence disymétrique de la chromatine et des facteurs de transcription sur le niveau de transcription, inversé entre la levure et les eucaryotes dits supérieurs.

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2. On trouvera dans R Pollock et al.; Current Opinion in Biotechnology 13 (OCT02) 459-467, une revue sur la régulation de l'expression génique par dimérisation de facteurs de transcription. Elle est tournée vers l'utilisation de petites molécules pharmacologiques permettant de jouer sur cette dimérisation. La revue insiste sur les systèmes dérivant de l'utilisation de la rapamycine. Elle analyse également les développements basés sur FK506, la dexaméthasone et le méthotrexate.

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3. La revue de SY Corbel et al.; Current Opinion in Biotechnology 13 (OCT02) 448-452, fait le point sur les systèmes de régulation de l'expression génique par la tétracycline, dix ans après la première démonstration par Gossen et Bujard (M Gossen et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 89(15JUN92):5547-5551).

De nombreuses adaptations du système ont été explorées et les performances en ont été sérieusement améliorées. L'utilisation du système n'est plus limitée aux cellules immortalisées et aux animaux transgéniques qui en dérivent. La revue est surtout centrée sur les obstacles rencontrés lors du ciblage des composants vers les cellules où on veut qu'il fonctionne. Elle traite également de systèmes conceptuellement semblables mais avec d'autres antibiotiques associés à d'autres facteurs de transcription. C'est notamment le cas de l'utilisation de macrolides par le groupe de Fussenegger (W Weber et al. Nature Biotechnology 20 (AUG02) 901-907).

On sait que le système tet comprend trois composants, le modulateur de transcription, le promoteur sensible à la tétracycline et un antibiotique de cette famille. Le modulateur comprend le répresseur procaryotique tetR, qui assure la fonction de fixation tet-dépendante sur l'ADN, fusionné avec un domaine activateur ou répresseur transcriptionnels. Ces domaines peuvent être modifiés à volonté pour obtenir une action adéquate.

Le promoteur tétracycline-sensible est monté avec 7 exemplaires en tandem de la séquence reconnue par tetR (tetO) en amont d'une séquence classique TATA simplifiée (pour le positionnement de l'appareil de transcription). On utilise usuellement une séquence d'initiation de la transcription provenant du promoteur précoce du cytomégalovirus (CMV). On n'a pas réussi à améliorer cette combinaison tetO7–CMV, et c'est toujours la combinaison initiale qui est utilisée. L'antibiotique utilisé est le plus souvent la doxycyline, car elle est capable de franchir la barrière placentaire, ce qui offre un avantage pour l'étude du développement des mammifères et la barrière hémato-méningée. De plus elle a une forte affinité pour toutes les séquences modifiées de tetR.

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4. Une revue de P Brazhnik et al.; Trends in Biotechnology 20 (NOV02) 467-471, analyse les techniques d'analyse des réseaux de signaux, comme on peut les extraire des profils de transcription issus des réseaux d'expression, mais surtout de données expérimentales. Le but des auteurs est de déduire les fonctions de gènes de ces analyses. C'est un peu cette folie devant les millions de données qui nous submergent, alors que l'approche réductionniste à la base de la plupart de nos connaissances en "biologie moléculaire"( un facteur variant à la fois, pas plus) s'avère maintenant désespérante.

Les profils de transcription dans une grande variété de conditions deviennent pain quotidien du chercheur (voir http://www.gene-chips.com) et, comme les coûts baissent régulièrement, ils apportent encore plus de données; il faut bien tirer parti de cette évolution en essayant de ne pas perdre ce que l'on pourrait en tirer. C'est l'objet de la revue.

Il a bien fallu, par ailleurs, sortir un peu du dogme selon lequel les gènes gouvernent tout dans la cellule. Les produits, lâchés dans la cellule, ont leur propre comportement jusqu'à leur destruction. Il existe des boucles de régulation en retour (produit sur l'expression des gènes, et sur les étapes intermédiaires), en somme une voie "démocratique" selon les auteurs. Ce sont les régulations qu'on nous a enseignées.

La méthode réductionniste a permis d'établir l'existence de voies métaboliques ou de signaux. Ces voies n'existent pas isolément, et sont placées dans un contexte cellulaire évolutif. Ce qui fait que globalement on peut estimer qu'une voie isolée n'a pas d'intérêt biologique(!!!). On a donc toujours admis l'existence de réseaux en examinant les modifications de l'expression de gènes quand celle de l'un d'entre eux est modulée. Tout dépend de ce que l'on peut techniquement observer.

Le seul examen des niveaux d'expressions liées est donc, et on l'admet volontiers, une simplification. Il représente une photographie à gros grain des interactions géniques à un instant et dans des conditions données. Les auteurs suggèrent que l'on pourrait remplacer bien des discours par des graphiques résumant simplement les nombreuses interactions qu'on peut révéler et remplacer les annotations génomiques.

On pourrait établir combien de gènes régulateurs sont présents dans un génome, et combien d'interactions a, en moyenne, un gène donné avec d'autres. On pourrait, au passage, examiner les causes de la robustesse de l'expression d'un génome. On sait, en effet, qu'on peut supprimer 40% des gènes de la levure sans affecter de façon évidente, les phénotypes cellulaire. C'est incontestablement le produit d'une sélection du "système".

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5. P Sazani et al.; Current Opinion in Biotechnology 13 (OCT02) 468-472 analysent les possibilités de modulation de l'expression génique par des oligonucléotides antisens. Ils sont actuellement exprimés souvent par transcription de vecteurs viraux. L'avantage est de pouvoir cibler plus ou moins étroitement leur action en jouant sur leurs séquences et sur le ciblage du vecteur. Leur désavantage est que, sous leur forme naturelle, ils sont biologiquement instables et des modifications et des vecteurs adaptés sont nécessaires pour obtenir un effet plus durable. Ils illustrent leur propos avec l'exemple 'in-vitro) du basculement de la fonction anti-apoptotique de Bcl-X et proapoptotique (dans des cellules cancéreuses). In vivo on les a utilisés pour modifier le développement du poisson zèbre, et plus récemment dans des essais cliniques chez l'homme. Des dérivés des snRNAs ont été utilisés pour limiter les mauvais épissages ou pour corriger des exons entiers par épissage en trans.

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6. Il existe deux variants du FGFR2 (Fibroblast Growth Factor Receptor 2) issus d'un épissage alternatif. Les exons IIIb et IIIc sont mutuellement exclusifs tout en reconnaissant également FGF-1. La régulation très stricte de cette alternative est un exemple de régulation post-transcriptionnelle. Des lignées cancéreuses de rat utilisent l'une ou l'autre de ces formes et servent de modèles d'étude. Il existe deux séquences intercalées entre les deux exons, ISE-2 (Intron Splicing Element) et ISAR (Intronic Splicing Activator and Repressor), qui sont nécessaires au choix cellule-spécifique de l'exon IIIb. Une épingle à cheveu dans l'ARN à ce niveau est indispensable, bien que les deux séquences appariées soient distantes de plus de 700 nucléotides. La dissection de cette zone a été réalisée par troncature ou substitution. SJ Muh et al.; Journal of Biological Chemistry 277 (20DEC02) 50143–50154. On peut, en réalité, substituer des séquences complètement différentes, pourvu qu'elles puissent former l'épingle. Il doit donc exister une ou des protéines reconnaissant les ARNs double-brins dans le système d'épissage.

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7. Le numéro de décembre de Biotechnology Advances est consacré aux réseaux, et à leurs utilisations dans quelques domaines de la biologie. Trois revues et un éditorial de B Dixon; Biotechnology Advances 20 (DEC02) 361-362, étoffent ce numéro.

La prolifération des réseaux tient autant aux multiples séquences maintenant utilisables qu'à la technique elle-même de dépôt de sondes ou celle d'analyser des séquence retenues. GeneBank contenait, en 1982, 606 séquences pour un total de 680 338 paires de bases. En Juin 2002, elle en contenait 20 649 millions correspondant à 17 471 000 séquences communiquées, dont 90% intégrées dans les quatre dernières années. Elle contient 57 génomes bactériens entiers, dont 35 ont été intégrés durant les deux dernières années, et 57 génomes supplémentaires vont être stockés durant l'année suivante, plus sept génomes eucaryotes. La consultation de http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ Genbank/genbankstats.html est édifiante.

La prolifération des données a été anticipée sur le plan des logiciels d'analyse à qui cela fournit une justification évidente.

L'idée de repérer l'existence de séquences données en les confrontant avec des sondes immobilisées d'une façon ou d'une autre n'est pas nouvelle. Elle a été utilisée depuis plus d'une dizaine d'années. Ce sont les perfectionnements dans les synthèses d'oligonucléotides et les densités phénoménalement accrues des sondes sur leurs supports qui ont permis les examens en grande série de multiples paramètres géniques sous la forme de microréseaux (que je me contente d'appeler réseau, car "micro" est un terme qui évolue avec le temps comme le terme "sophistiqué" que je n'utilise jamais). L'utilisation elle-même se heurte cependant encore à quelques difficultés dans les analyses à haut débit de routine

A Ali et al.; Biotechnology Advances 20 (DEC02) 363-378 traitent de l'utilisation des réseaux pour l'analyse du développement. Ils montrent les premiers résultats obtenus de cette façon.

SB Wiseman et al.; Biotechnology Advances 20 (DEC02) 379-389 traitent de leur utilisation en physiologie comparée.

Il est évident que ces approches sont surtout utiles, pour l'instant pour des espèces modèles complètement séquencées. Une approche anticipatrice consiste à dériver les données vers des organismes dont seule une partie de la séquence est connue.

NF Neumann et al.; Biotechnology Advances 20 (DEC02) 391-419, eux, discutent de l'utilisation de ces réseaux dans le domaine de l'écotoxicologie. Les auteurs pensent qu'on peut espérer une prédiction de la toxicité d'une substance peu connue de ce point de vue, en se basant sur des réponses transcriptionnelles à des toxiques connus. Mais les auteurs font remarquer que tout ceci est bien joli, mais au moins dans un premier temps, la vérification sur l'organisme ou les cellules reste indispensable.

D'une façon générale, il faudrait avoir un schéma de transcription à la fois temporel et topographique (par tissu). Par ailleurs des organismes atypiques, pour lesquels les données génomiques complètes ne sont pas toujours disponibles, sont parfois plus intéressants que les organismes modèles.

Il est, par ailleurs, évident que les réseaux protéiques apporteront des compléments indispensables du fait que les mécanismes post-transcriptionnels ne sont pas révélés par les réseaux à oligonucléotides.

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8. On constate de plus en plus souvent que les clivages intra-membranaires font partie des régulations dans la transmission des signaux. C'est, pour l'instant, la libération de facteurs de transcription, partie de protéines membranaires, que l'on a décrit, mais on a découvert récemment que c'est également le cas pour des signaux intercellulaires. Une revue sur ce sujet est parue avec S Urban et al.; Current Opinion in Genetics & Development. 12 (OCT02) 512-518.

Quatre familles de protéases participent à ces régulations. Ce sont les présénilines, la protéase S2P (site 2 protease), les peptidases rhomboids et les peptidases SPP (signal-peptide peptidase). Ce sont des protéases inusuelles possédant plusieurs domaines transmembranaires dont les sites catalytiques sont logés dans un ou plusieurs de ces domaines qui se rapprochent pour donner le site fonctionnel. Ces sites présentent tous les signes d'une convergence fonctionnelle à partir de séquences disparates et d'une grande ancienneté évolutive, caractérisée par leur conservation entre pro- et eucaryotes. On retrouve ces systèmes aussi bien pour l'émission de signaux que pour leur réception. Plusieurs exemples sont traités de façon claire.

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9. On trouvera dans I Stagljar et al.; Trends in Biochemical Science 27 (NOV02) 559-563, une analyse des interactions protéiques dans les membranes en utilisant les techniques basées sur les essais en levure, comme les systèmes à double-hybride. Ces techniques sont intéressantes car elles ne nécessitent que de petites adaptations à un cas particulier et peuvent être automatisées.

Il faut remarquer qu'environ un tiers des protéines décelées chez les organismes séquencés sont membranaires, d'une façon ou d'une autre. Les protéines membranaires sont, cependant, difficiles à étudier, du fait de leur caractère hydrophobe. On a donc des difficultés, dans un système à double-hybride à identifier les partenaires. On a, de ce fait, dû utiliser comme partenaires des moitiés de systèmes membranaires au lieu de facteurs de transcription (le système à double hybride classique utilise l'interaction de deux protéines pour rassembler deux moitiés d'un facteur de transcription fusionnées avec chacune des protéines). C'est le cas du système Ras. La protéine Ras doit être ancrée à la membrane pour être fonctionnelle. Le Cdc25 (un Ras guanyl exchange factor qui convertit GDP en GTP) permet la phosphorylation du GDP en GTP et déclenche la cascade des signaux en aval qui induit la croissance cellulaire.

On utilise donc un système thermosensible pour cdc25. On exprime la protéine membranaire à caractériser. On fusionne Ras avec une protéine interagissante. A température permissive la cellule pousse, alors que, faute de phosphorylation de Ras à température non permissive elle ne pousse pas. On peut, égalemen,t utiliser un système basé sur des fusions avec des protéines G (en fusionnant avec les sous-unité  et en vérifiant leur association avec le récepteur Ste2 associé à la sous-unité. On peut, également, utiliser les deux moitiés de l'ubiquitine.

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10. On trouvera dans Current Opinion in Genetics & Development 12 (DEC02), une série d'articles sur l'évolution moléculaire des génomes. Les uns se consacrent sur les patrons observés (densité des gènes et codons utilisés) et leurs origines, les autres portent sur l'évolution des séquences fonctionnelles.

Dans la première catégorie MZ Ludwig; p.634–639 se penche sur le fait que la persistance et la composition des séquences non codantes indiquent une pression de sélection sur ces séquences, tandis que L Duret; p.640–649 indique qu'une faible pression joue dans le domaine de l'utilisation des codons, les résultats de cette pression étant plus perceptibles chez les Invertébrés que chez les Vertébrés. Ce dernier auteur fait, cependant, remarquer que les conclusions dans ce domaine doivent être prises avec des pincettes, car basées sur des modèles simplifiés où la pression de sélection est constante. Il souligne que le taux de mutation varie selon le niveau d'expression et l'environnement génique.

Les mutations sont le plus souvent le produit des divisions. Leur fréquence doit donc être différente entre mâles et femelles, notamment chez les mammifères, du fait de la stase prolongée des ovocytes en première division de la méiose. WH Li et al.; p.650–656 conclue dans leur revue du problème qu'il y a effectivement un taux élevé de mutations chez les mâles de primates, rongeurs et oiseaux.

La fréquence des recombinaisons est variable au sein d'un génome. Ceci a été démontré chez l'homme et chez la drosophile. La fluctuation est de l'ordre de 10 fois (exprimée en centiMorgans par mégapaires de bases). Il existe obligatoirement une corrélation entre l'évolution des séquences et la fréquence des recombinaisons et MW Nachman; p.657–663 soulignent que la sélection doit être moins efficace dans les régions à très basse fréquence de recombinaisons. De nombreux transposons et mutations doivent s'accumuler dans ces régions. Le cas extrême est le chromosome Y. On a pu admettre que ce chromosome dérive d'un chromosome X qui n'a plus subi que des recombinaisons très épisodiques, laissant ses gènes devenir non-fonctionnels, sauf ceux concernant la fertilité mâle. AB Carvalho; p.664–668 montrent, qu'au moins chez la drosophile et chez l'homme, ces derniers gènes sont, en fait le produit de translocations à partir d'autosomes. Il pense que, contrairement à l'hypothèse d'un chromosome X devenu Y évoquée plus haut, les traces d'une origine X sont trop rares, et que l'on doit plutôt admettre la formation du chromosome Y à partir d'un chromosome B (chromosomes facultatifs) avec translocations.

On analyse les transposons omniprésents comme des traces d'évènement passés et l'âge de ces évènements est toujours intéressant à connaître. TH Eickbush et al.; p.669–674 comparent ces évènements chez l'homme et la drosophile. Il y a 1000 fois plus de transposons par génome chez l'homme que chez la drosophile (ne serait-ce que les 500 000 rétrotransposons SINE, pour Short INterspersed Elements, qui sont complètement absents chez la drosophile).

Si les transposons humains sont plus nombreux, ils sont moins polymorphes chez l'homme. Il se pourrait donc que les rétrotransposons soient plus facilement tolérés et fixés chez les mammifères. Une explication potentielle est le faible taux de recombinaisons homologues ectopiques chez l'homme (recombinaisons entre séquences homologues, mais dispersées dans le génome). La preuve est cependant difficile à obtenir.

L'évolution de l'organisation génomique des gènes fonctionnels est souvent abordée en comparant la variabilité intra- et interspécifique pour les substitutions synonymes et celles modifiant l'acide aminé. La technique n'a, cependant, été pratiquée qu'à propos de gènes uniques. On est en train de passer à un examen à l'échelle génomique (C Schlötterer; p.683–687). On peut, ainsi, étudier les conséquences de l'adaptation locale d'une population.

Z Yang; p.688–694 commente les méthodes qui plaquent les données de séquences de plusieurs espèces sur des modèles évolutifs, ce qui permet de détecter les sites et les espècesune sélection a dû jouer. On peut le faire à l'échelle du génome s'il est possible d'identifier et d'aligner des séquences géniques orthologues (les mêmes chez deux espèces différentes).

Les régulations sont également soumises aux pressions de sélection, notamment au cours du développement. G Gibson et al.; p.695–700 montrent qu'il existe clairement des pertes ou des gains de systèmes complets de régulation entre espèces. Malheureusement ces démonstrations exigent un sérieux travail de paillasse, et nos connaissances des systèmes de régulation sont beaucoup moins avancées que celles des gènes.

L'existence d'épissages alternatifs tissu-spécifiques montre que cela permet une régulation fine avec un nombre plus restreint de séquences codantes. M Lynch et al.; p.701–710 analysent l'évolution des introns spliceosomaux. Ils font remarquer que malgré le coût potentiel pour la cellule de cette innovation, avec les risques d'erreurs, la sélection a favorisé leur prolifération.

La région centromérique des chromosomes a des fonctions variées. (HS Malik et al.; p.711–718 analysent les données qui indiquent une co-évolution entre les protéines centromériques (comme l'histone H3 particulière à cette région) et l'ADN. Ils indiquent qu'il y a là une base pour une divergence entraînant un isolement reproductif au sein d'une espèce.

L'analyse comparée des plus de 200 génomes bactériens maintenant séquencés montre que le nombre des gènes est un élément clé de l'adaptabilité des espèces (TS Whittam et al.; p.719–725). Beaucoup de ces variations sont liées à des transferts latéraux et des espèces voisines peuvent différer de 20% dans leur contenu génomique. Ces transferts sont souvent impliqués dans la pathogenèse et des phages porteurs de gènes codant des toxines sont souvent impliqués.

La revue de JD Terwilliger et al.; 726–734 comporte des remarques intéressantes sur le coût des opérations globales de séquençage. La revue est surtout tournée vers les aspects médicaux qui ont justifié les dépenses publiques dans le domaine, mais on peut très bien élargir les commentaires à la sélection pour des caractères à déterminisme génétique complexe. Ils font remarquer que s'il existe quelques gènes à effet important mutant de façon récurrente, les méthodes utilisant la liaison actuellement existante sont au moins aussi puissantes.

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12. Les queues polyA des messagers des eucaryotes stabilisent ces derniers. Or, chez les procaryotes elles accélèrent leur destruction. M Dreyfus et al.; Cell 111 (27NOV02) 611-613, analysent le pourquoi de ces fonctions opposées.

Les enzymes de polyadénylation (poly(A) polymérases ou PAPs) ont été découvertes il y a une quarantaine d'années chez les deux types d'organismes. Mais cette polyadénylation des messagers avait été considérée comme anecdotique chez les procaryotes, car seule une fraction des messagers restent polyadénylés chez E.coli, par exemple.

Chez les eucaryotes la polyadénylation a lieu dans le noyau, où elle est associée à la fin de la transcription et aux premiers clivages. Une déadénylation a lieu dans le cytoplasme et elle est définitive. Elle est réalisée par des exonucléases spécialisées. Chez E.coli la polyadénylation peut avoir lieu sur des fragments de messagers issus de l'activité d'endo- ou exonucléases. Les PAPs bactérienne polyadénylent toute extrémité 3' rencontrée. Ceci est lié au fait que les PAPs ne sont pas engagées dans le complexe de transcription, comme leurs équivalentes eucaryotes, mais libres ou associées aux complexes de dégradation des ARNs dans le cytoplasme bactérien. Il n'existe, par ailleurs, pas d'exonucléase spécifiques des polyA, mais des exoribonucléases 3'>5', des RNase II et des polynucléotide phosphorylase (PNPase), impliquées dans la dégradation des ARNs, qui puissent éliminer les polyA.

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13. L'accumulation de cystéines oxydées ou nitrosylées correspond à ce que l'on appelle le stress oxydatif. L'organisme utilise de petites molécules et enzymes sensibles au potentiel redox pour lutter contre les dégâts éventuels liés à ces stress. Chez la levure, ce sont 115 gènes qui sont activés dans ces conditions. Les facteurs de transcription sensibles au potentiel redox comme OxyR d'E.coli et Yap1 de S cerevisiae le sont à la suite d'un changement de conformation liés aux thiols des cystéines. Les gènes ainsi régulés le sont en présence d'oxygènes (ou azotes) réactifs qui déclenchent des mécanismes distincts, plus ou moins recouvrants, de détoxication. On commence à élucider les raisons des différentes réponses possibles.

L'activation d'OxyR à la présence de peroxyde d'hydrogène entraîne la formation d'un pont disulfure entre les Cys 199 et 208, qui sont distantes de 17 Å dans la forme réduite. Un feuillet  est alors transformé en hélice et un nouveau feuillet est formé, ce qui permet le recrutement de la polymérase et la fixation sur l'ADN.

Yap1 porte un signal d'exportation du noyau non canonique, riche en leucines dans son domaine C-terminal riche en cystéines (Cys598, Cys620 et Cys629). Un stress oxydatif par la diamide masque ce signal à la suite de la formation de ponts disulfures et le facteur reste nucléaire. Dans le cas de peroxydes on observe un pontage entre Cys598 du domaine C-terminal et Cys303 dans un domaine plus en amont . On a donc des réponses moléculaires différentes.

Des publications récentes indiquent indique que plusieurs composants redox peuvent modifier le même site du facteur de transcription sensible, mais aboutir à des réponses différentes, et qu'une ou plusieurs protéines peuvent servir d'intermédiaires d'activation du facteur de transcription. Le pont disulfure Cys303-Cys598 est, en fait, formé à la suite de l'action d'une protéine qui est une phospholipide hydroperoxydase, Gpx3 (A Delaunay et al.; Cell 111 (13NOV02) 471–481), voir le commentaire de G Georgiou; Cell 111 (27NOV02) 607–610. Gpx3 se lie à Yap1 dans un complexe stable qui persiste même après disparition du stress. Dans des cellules en présence de fortes concentrations de peroxyde d'hydrogène, la Cys36 de Gpx3 forme un intermédiaire qui réagit avec le Cys598 de Yap1, permettant la formation d'un complexe intermoléculaire liée par un pont disulfure. Il se réarrange alors en donnant le pont disulfure Cys303-Cys598 dans Yap1 et en libérant Gpx3 sous une forme réduite.

Gpx3 est une protéine bifonctionnelle servant de capteur d'H2O2 et d'oxydant de Yap1, tout en exhibant une fonction hydroperoxydasique. La réduction d'H2O2 est réalisée par la formation d'un pont disulfure entre les cystéines Cys36 et Cys82 dans le site catalytique. Ce pont est ensuite réduit par la thioredoxine.

Les ponts disulfures ne sont pas les seuls produits d'une oxydation. On a montré, chez Bacillus subtilis, qu'une cystéine isolée peut être transformée en acide sulfénique (RSH en RSOH).

Les six cystéines d'OxyR ont un comportement différent et dépendant de la modification de la Cys199. Les Cys199 et Cys25 sont accessibles et les Cys143 et Cys208 ne le sont pas tandis que les deux dernières sont engagées dans un pont disulfure. Seule la Cys199 est modifiée par H2O2, la S-nitrosoglutathione ou la S-nitrosocystéine, ou la glutathione oxydée. Ces modifications consistent, respectivement, en la formation d'un acide sulfénique stable (OxyRSOH), une protéine S-nitrosylée (OxyRSNO), et la forme glutathionylée (OxyRSSG). La conformation change selon le type de produit oxydé ou nitrosylé. L'affinité de liaison à l'ADN ainsi que la coopérativité changent substantiellement selon la modification.

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14. La conception banalisée des mitochondries comme des organites dépendant de l'oxygène pour leurs fonctions de récupération oxydative de l'énergie des substrats est un peu étroite. Elle est valable, par exemple, pour des cellules mammaliennes, mais il existe, en réalité, bien d'autres apports physiologiques de ces organites symbiotiques. Ils peuvent recharger de l'ATP dans de nombreuses conditions, en particulier en utilisant d'autres accepteurs d'électrons que l'oxygène comme les nitrates ou nitrites (cas des protistes ou de Fusarium oxysporum et Cylindrocarpon tonkinense) ou du fumarate (dismutation malique), produit endogène (cas de Fasciola hepatica et Ascaris suum). Il faut un complément enzymatique pour assurer cette utilisation de la chaîne respiratoire. Parallèlement aux "vraies" mitochondries, on observe les "hydrogénosomes" chez les ciliés, amoeboflagellés, chytridiomycète et les parabasalides où ils ont été découverts, mais qui n'ont pas de chaînes respiratoires. Une revue sur ces utilisations est parue avec AGM Tielens et al.; Trends in Biochemical Science 27 (NOV02) 564-572. Celle-ci se concentre sur le fonctionnement des mitochondries chez des Eucaryotes vivant en milieux hypoxiques ou anoxiques et n'envisage, ni les fermentations comme celles de la levure ou d'animaux comme le poisson rouge (ou de nos muscles) basée sur la seule glycolyse, ni les hydrogénosomes.

Les organismes au-delà d'une certaine taille et ne possèdent pas d'appareil circulatoire comme les vers parasites sont souvent trop grands pour n'utiliser que la diffusion de l'oxygène et doivent trouver un autre accepteur d'électrons. C'est ce qui se passe pour les plathelminthes qui, malgré leur architecture corporelle maximisant la surface ont un tube digestif très anfractueux ne fonctionnant que par va et vient à travers un orifice unique. Il est donc totalement inefficace comme organe respiratoire et a cessé de jouer ce rôle comme chez les invertébrés primitifs. Nématodes, et certains Mollusques (moules, arénicole, limnée, etc…) sont d'autres exemples de cette utilisation des mitochondries.

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15. On trouvera dans S Irniger; FEBS Letters 532 (04DEC02) 7-11, une revue sur le rôle du coactivateur Cdc20 du complexe anaphasique (voir le Bulletin de septembre 2002 §50) dans la protéolyse de la cycline mitotique majeure Clb2 (chez la levure) qui permet la ségrégation des chromatides lors de l'anaphase grâce à l'inactivation des kinases cycline-dépendantes (cdks).

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16. La structure d'un complexe entre le facteur de croissance BMP-7 et son inhibiteur Noggin est décrite dans (J Groppe et al. Nature 420 (19-26DEC02) 636–642. Ce qui est intéressant c'est que tout a l'air d'un homodimère avec deux molécules dont la structure en papillon est étrangement similaire.

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17. JS Reader et al.; Nature 420 (19-26DEC02) 841-844 décrivent une ribozyme constituée seulement de deux nucléotides différents, 2,6-diaminopurine et uracyle. Une telle ribozyme fonctionne comme une ligase, mimant probablement un des premiers stades de la vie où on pense que, parmi les quatre nucléotides A,U, G et C, l'instabilité chimique de la cytosine ne permettait pas de prolonger des macromolécules ribonucléiques. On connaissait déjà des ribozyme à trois nucléotides différents A,G et U qui ne contredisent pas cette hypothèse.

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18. Une revue de M Famulok et al.; Trends in Biotechnology 20 (NOV02) 462-466, fait le tour de tous les systèmes d'ARNs fonctionnels (y compris les siRNAs) mais aussi les aptamères (ARNs se liant aux protéines) et intramères (les mêmes exprimés dans la cellule) aptazymes, maxizymes (ARNs catalytiques) artificiels, permettant la modulation in vivo de l'expression des gènes au niveau des messagers ou des protéines.

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19. On sait que TRF1 (TATA-box-binding protein (TBP)-Related Factor 1) de la drosophile permet l'utilisation de promoteurs alternatifs et que le complexe TRF1:BRF permet celle des promoteurs des gènes d'ARNs de transfert. Le facteur de transcription TRF2 est nécessaire au développement. On n'a, cependant, jamais pu caractériser ses gènes-cibles. Il fait partie du complexe de remodelage du nucléosome (NURF) et du facteur DREF (DNA Replication-related Element (DRE)-binding Factor). A Hochheimer et al.; Nature 420 (28NOV02) 439-445.

Les auteurs montrent que le complexe DREF-TRF2 permet la reconnaissance de séquences différentes de celles par TRF1. TRF2 s'associe aux facteurs de transcription de base TFIIA et TFIIB, mais ne reconnaît pas les boîtes TATA des promoteurs usuels. Contrairement à TRF1, TRF2 possède des prolongements N- et C-terminaux de part et d'autres du domaine reconnaissant l'ADN.

Il reconnaît le promoteur du gène codant le PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen). Il assure donc une reconnaissance très spécifique.

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