Qu’est-ce qui rend ces petits « oursons d’eau » si résistants ? Ils réparent rapidement l’ADN brisé.

Pour faire découvrir à ses enfants les merveilles cachées du règne animal, Anne de Sien s'est aventurée il y a quelques années dans son jardin parisien. Le Dr De Cian, biologiste moléculaire, a collecté des morceaux d'algues, puis est retourné à l'intérieur, les a trempés dans l'eau et les a placés sous un microscope. Ses enfants regardaient à travers l’objectif d’étranges créatures à huit pattes grimper sur la mousse.

« Ils ont été impressionnés », a déclaré le Dr De Cian.

Mais elle n’a pas fini de s’occuper des petits monstres, appelés tardigrades. Elle les a amenés dans son laboratoire du Muséum national d'histoire naturelle, où elle et ses collègues les ont frappés avec des rayons gamma. Les explosions étaient des centaines de fois supérieures aux radiations nécessaires pour tuer un humain. Cependant, les tardigrades ont survécu et ont continué leur vie comme si de rien n’était.

Les scientifiques savent depuis longtemps que les tardigrades sont étrangement résistants aux radiations, mais ce n'est que maintenant que le Dr De Cien et d'autres chercheurs ont découvert les secrets de leur survie. Le tardigrade semble être adepte de la réparation moléculaire, capable de réassembler rapidement des tas d'ADN brisé, selon une étude publiée vendredi et une autre plus tôt cette année.

Les scientifiques tentent de pénétrer les défenses des tardigrades depuis des siècles. En 1776, Lazzaro Spallanzani, un naturaliste italien, a décrit comment des animaux pouvaient devenir complètement secs puis être réanimés avec un jet d'eau. Au cours des décennies suivantes, les scientifiques ont découvert que les tardigrades pouvaient résister à des pressions écrasantes, à des gelées profondes et même à un vol dans l’espace.

En 1963, une équipe de chercheurs français a découvert que les tardigrades pouvaient résister à des explosions massives de rayons X. Dans des études récentes, des chercheurs ont découvert que certaines espèces de tardigrades peuvent résister à une dose de rayonnement 1 400 fois supérieure à celle qui serait nécessaire pour tuer une personne.

Les radiations sont mortelles car elles brisent les chaînes d'ADN. Les rayons à haute énergie frappant une molécule d’ADN peuvent causer des dommages directs ; Cela peut également provoquer le chaos en entrant en collision avec une autre molécule à l’intérieur de la cellule. Cette molécule modifiée peut attaquer l'ADN.

Les scientifiques soupçonnent que les tardigrades pourraient prévenir ou inverser ces dégâts. En 2016, des chercheurs de l'Université de Tokyo ont découvert Il a découvert une protéine appelée Dsup, qui semble protéger les gènes du tardigrade des rayons énergétiques et des molécules parasites. Les chercheurs ont testé leur hypothèse en introduisant du Dsup dans des cellules humaines et en les bombardant de rayons X. Les cellules Dsup étaient moins endommagées que les cellules sans protéine tardigrade.

Cette recherche a suscité l'intérêt du Dr De Cian pour les tardigrades. Elle et ses collègues ont étudié les animaux qu'elle a collectés dans son jardin à Paris, ainsi qu'une espèce trouvée en Angleterre et une troisième en Antarctique. Comme ils l'ont rapporté En janvier, les rayons gamma ont détruit l'ADN des tardigrades, mais n'ont pas réussi à les tuer.

Courtney Clark Hachtel, biologiste à l'Université de Caroline du Nord à Asheville, et ses collègues ont découvert de manière indépendante que les tardigrades Je me suis retrouvé avec des gènes cassés. Leur étude a été publiée vendredi dans la revue Current Biology.

Ces résultats suggèrent que Dsup à lui seul n’empêche pas les dommages à l’ADN, bien qu’il soit possible que les protéines assurent une protection partielle. Il est difficile d’en être sûr car les scientifiques cherchent encore à mener des expériences sur les tardigrades. Ils ne peuvent pas concevoir des animaux sans le gène Dsup, par exemple, pour voir comment ils réagissent aux radiations.

« Nous aimerions faire cette expérience », a déclaré Jean-Paul Concordet, assistant du Dr de Cien au musée. « Mais ce que nous pouvons faire avec les tardigrades est encore assez primitif. »

Les deux nouvelles études révèlent une autre astuce pour les tardigrades : ils réparent rapidement l'ADN brisé.

Une fois que les tardigrades sont exposés aux radiations, leurs cellules utilisent des centaines de gènes pour fabriquer un nouveau lot de protéines. Beaucoup de ces gènes sont familiers aux biologistes, car d’autres espèces, dont nous, les utilisent pour réparer l’ADN endommagé.

Nos cellules réparent constamment les gènes. Les brins d’ADN d’une cellule humaine typique se brisent environ 40 fois par jour et, à chaque fois, nos cellules doivent les réparer.

Les tardigrades fabriquent ces protéines de réparation standards en quantités étonnantes. «Je pensais que c'était ridicule», se souvient le Dr Clark Hachtel lorsqu'elle a mesuré ses niveaux pour la première fois.

Le Dr De Cian et ses collègues ont également découvert que les radiations amènent les tardigrades à produire un certain nombre de protéines que l'on ne trouve pas chez d'autres animaux. Pour l’instant, leurs fonctions restent pour l’essentiel un mystère.

Les scientifiques ont choisi d’étudier une protéine particulièrement abondante, appelée TRD1. Lorsqu’il est introduit dans des cellules humaines, il semble aider les cellules à résister aux dommages causés à leur ADN. Le Dr Concordet a émis l’hypothèse que TRD1 pourrait s’accrocher aux chromosomes et les maintenir dans leur forme correcte, même lorsque leurs brins commencent à s’effilocher.

L'étude de protéines comme TRD1 révélera non seulement le pouvoir des tardigrades, mais pourrait également conduire à de nouvelles idées sur la manière de traiter les troubles médicaux, a déclaré le Dr Concordet. Les dommages à l’ADN jouent par exemple un rôle dans de nombreux types de cancer. « Toutes les astuces qu'ils utilisent pourraient nous être bénéfiques », a déclaré le Dr Concordet.

Le Dr Concordet trouve toujours étrange que les tardigrades survivent si bien aux radiations. Après tout, ils n’ont pas besoin de survivre dans des centrales nucléaires ou dans des grottes recouvertes d’uranium.

« C’est l’un des grands mystères : pourquoi ces organismes sont-ils résistants aux radiations en premier lieu ? » il a dit.

Le Dr Concordet a déclaré que le super pouvoir de ce tardigrade pourrait simplement être une coïncidence inhabituelle. La déshydratation peut également détruire l'ADN, de sorte que les tardigrades peuvent utiliser leur armure et réparer leurs protéines pour lutter contre la déshydratation.

Même si un parc parisien peut sembler un endroit facile à vivre, le Dr Concordet a déclaré qu'il pourrait poser de nombreux défis aux tardigrades. Même la disparition de la rosée chaque matin pourrait être un désastre.

« Nous ne savons pas à quoi ressemble la vie dans la mousse », a-t-il déclaré.