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La « collaboration » possible des micronutriments apportés par l’alimentation et des virus : l’exemple du rôle conjoint possible de la lysidine (et donc de la lysine) et de certains virus à ARN capables de synthétiser de l’ADN à partir d’ARN.
Le contrôle de l’expression génétique[1]
Un grand nombre de processus existent pour contrôler le bon fonctionnement de toute la chaîne de l'expression des gènes, de la réplication, à la synthèse de protéines, en passant par la transcription.
La cellule est dotée de nombreux systèmes de contrôle, à la fois pour traquer la survenue de mutations qui modifieraient l'information stockée dans l'ADN et pour réguler l'expression des gènes [L’acide désoxyribonucléique (ADN) est le support de l’information génétique chez presque tous les organismes vivants. Chez les eucaryotes, la quasi-totalité de l’ADN se trouve dans le noyau. Une petite quantité (1% environ) est retrouvée dans les mitochondries[2]]. La cellule s'assure ainsi la production de protéines actives en quantités voulues et au moment opportun par un ajustement précis de l'activité des ribosomes et de la synthèse protéique dans son ensemble.
De dangereuses mutations
En amont, une batterie de protéines a pour rôle de détecter et de corriger toute modification de l'ADN qui pourrait être due, par exemple, à une exposition au rayonnement ultraviolet ou à certains composés chimiques. D'autres sont chargées de minimiser les erreurs lors de la duplication de l'ADN, de sa transcription en ARN et de la traduction en protéine.
Si certaines mutations de l'ADN ou erreurs de transcription/traduction sont sans conséquence, d'autres conduisent à la production de protéines inactives et peuvent générer un défaut partiel du fonctionnement de la cellule. Une simple mutation peut aller jusqu'à provoquer la perte de contrôle de l'expression d'un gène ou d'un groupe de gènes, et, dans une situation extrême, le déclenchement de la prolifération cellulaire et l'apparition d'un cancer. Les rôles de surveillance et de régulation de la lysidine pourraient donc être primordiaux pour assurer le cours normal de la vie cellulaire.
Le rôle conjoint possible de « thérapie génique naturelle » de la lysidine (et donc de la lysine) et de certains virus à ARN capables de synthétiser de l’ADN à partir d’ARN
L’enzyme transcriptase inverse permet à certains virus à ARN de synthétiser de l’ADN à partir de l’ARN.[3]
La transcriptase inverse est une enzyme utilisée par les rétrovirus qui transcrivent l'information génétique des virus de l'ARN en ADN, qui peut s'intégrer dans le génome de l'hôte. Cette enzyme comprend en général une polymérase de l'ADN ARN-dépendante et une polymérase de l'ADN ADN-dépendante, lesquelles travaillent en synergie pour réaliser la transcription en sens inverse. Cette transcription inverse permet comme son nom l'indique de transcrire à l'envers c’est-à-dire d'obtenir de l'ADN à partir d'ARN.
L'ADN diffère de l'ARN par une différence de sucre (Désoxyribose pour l'ADN, Ribose pour l'ARN), ainsi que par une différence de base azotée (l'uracile (U) de l'ARN correspond à la thymine (T) de l'ADN), la transcription inverse effectue ce changement de base pour ainsi donner de l'ADN à partir de l’ARN.
La transcription inverse d'ARN est un des mécanismes principaux permettant la génération de séquences répétées dans les génomes, en particulier les répétitions dispersées. Dans le génome des mammifères, les séquences LINE ou certains virus contiennent ainsi souvent un gène codant une transcriptase inverse permettant la réplication et la multiplication de ces éléments mobiles.[4]
Après le filtre des « modifications-erreurs » exercé par la lysidine au niveau de l’ARN d’un virus, la transcriptase inverse permet de créer un simple brin d’ADN synthétisé à partir d'un ARNm messager. Ce simple brin d’ADN servira de matrice pour la synthèse d’un nouveau brin par l’ADN polymérase.[5]
Une ADN polymérase est un complexe enzymatique intervenant dans la réplication de l’ADN au cours du cycle cellulaire, mais aussi dans des processus de réparation et de recombinaison de l'ADN. Les ADN polymérases utilisent des désoxyribonucléosides triphosphate comme base pour la synthèse d'un brin d'ADN, en utilisant un autre brin d'ADN comme matrice. Ce processus réplicatif utilise la complémentarité des bases nucléiques pour guider la synthèse du nouveau brin à partir du brin matrice.
L'ADN polymérase a besoin d’une amorce (ou primer), sur laquelle ajouter de nouveaux désoxyribonucléotides. L’amorce peut être formée d’ADN ou d’ARN. Dans le cas des processus de réparation et de recombinaison, l'amorce est constituée d'un segment d'ADN résultant de la coupure du brin endommagé ou recombiné, qui libère une extrémité libre.
Certaines ADN polymérases ont la capacité de corriger les erreurs d'incorporation dans le brin néoformé. Lorsque l'ADN polymérase fait une erreur et qu'un mésappariement est formé au niveau du site actif de l'enzyme, celle-ci peut revenir en arrière. Elle peut alors réinsérer la base correcte, et reprendre la réplication. Ce processus de relecture par l'ADN polymérase améliore la fidélité du processus réplicatif et fait baisser le taux d'erreur.
Au contraire, certaines ADN polymérases sont peu fidèles et font des erreurs d'incorporation de nucléotides avec une fréquence plus élevée. Ces ADN polymérases sont utilisées spécifiquement dans les processus de réparation de l'ADN. Leur spécificité relâchée leur permet de répliquer de l'ADN contenant des lésions, c'est-à-dire des bases altérées par des modifications chimiques, résultant par exemple de l'action de rayonnement UV, ionisant ou d'agents mutagènes.[6]
Le rôle conjoint possible de la lysidine (et donc de la lysine) et des virus à ARN capables de synthétiser de l’ADN à partir d’ARN qui viserait à maximiser le rétablissement d’une information correcte dans une cellule défectueuse pourrait être un exemple de la capacité d’action des micronutriments apportés par l’alimentation.
Le rôle de certains virus à ARN capable de synthétiser de l’ADN à partir d’ARN
L’enzyme transcriptase inverse permet à certains virus à ARN de synthétiser de l’ADN à partir de l’ARN.[7]
La transcriptase inverse ou rétrotranscriptase (en anglais reverse transcriptase ou encore RT) est une enzyme utilisée par les rétrovirus et les rétrotransposons qui transcrivent l'information génétique des virus ou rétrotransposons de l'ARN en ADN, qui peut s'intégrer dans le génome de l'hôte. L'enzyme que l'on mentionne collectivement sous le nom de transcriptase inverse comprend en général une polymérase de l'ADN ARN-dépendante et une polymérase de l'ADN ADN-dépendante, lesquelles travaillent en synergie pour réaliser la transcription en sens inverse de la direction standard. Cette transcription inverse ou rétrotranscription permet comme son nom l'indique de transcrire à l'envers c’est-à-dire d'obtenir de l'ADN à partir d'ARN.
La transcription inverse d'ARN est un des mécanismes principaux permettant la génération de séquences répétées dans les génomes, en particulier les répétitions dispersées. Dans le génome des mammifères, les séquences LINE ou les rétrovirus endogènes contiennent ainsi souvent un gène codant une transcriptase inverse permettant la réplication et la multiplication de ces éléments mobiles.
La transcriptase inverse est utilisée dans le cadre d'une RT-PCR pour quantifier par exemple de l'ARN. En effet, la réaction en chaîne par polymérase (PCR) amplifie de l'ADN qui diffère de l'ARN par une différence de sucre (Désoxyribose pour l'ADN, Ribose pour l'ARN), ainsi que par une différence de base azotée (l'uracile (U) de l'ARN correspond à la thymine (T) de l'ADN), la RT effectue ce changement de base pour ainsi donner de l'ADN exploitable en PCR.
Fonctionnement
La transcriptase inverse est communément utilisée dans la recherche, pour permettre d'utiliser une PCR classique grâce à des ARN. La technique classique de PCR se réalise uniquement grâce à des brins d'Acide désoxyribonucléique (ADN), mais avec l'aide de la transcriptase inverse, l'ARN peut être transcrit en ADN, rendant l'analyse des ARN par PCR réalisable. La technique est donc couramment appelée Réaction de Polymérase en Chaine par Transcriptase Inverse (RT-PCR).[8]
Après le filtre des « modifications-erreurs » exercé par la lysidine au niveau de l’ARN d’un virus, la transcriptase inverse permet de créer un simple brin d’ADN (qui servira de matrice pour la synthèse d’un nouveau brin par l’ADN polymérase), synthétisé à partir d'un ARNm, représentant ainsi la partie codante de la région du génome ayant été transcrit en cet ARNm. Il est obtenu après une réaction de transcription inverse d'un ARNm mature et équivaut donc à la copie ADN de l'ARNm qui est contenu dans une cellule donnée à un moment donné.
(Puisque le VIH utilise la transcriptase inverse en plus d'intégrases, pour infecter l'ADN de l'être humain avec de l'ADN viral, les inhibiteurs de transcriptase inverse sont utilisés dans le but de stopper cette infection. Le virus de l'Hépatite B utilise également la transcriptase inverse, mais de façon très différente.)[9]
ADN polymérase[10]
Une ADN polymérase est un complexe enzymatique intervenant dans la réplication de l’ADN au cours du cycle cellulaire, mais aussi dans des processus de réparation et de recombinaison de l'ADN. Les ADN polymérases utilisent des désoxyribonucléosides triphosphate comme base pour la synthèse d'un brin d'ADN, en utilisant un autre brin d'ADN comme matrice. Ce processus réplicatif utilise la complémentarité des bases nucléiques pour guider la synthèse du nouveau brin à partir du brin matrice. Il existe plusieurs familles de polymérases, qui diffèrent selon leur séquence en acides aminés et leurs propriétés catalytiques.
Mécanisme
Toutes les ADN polymérases synthétisent l’ADN dans le sens 5’ → 3’, chez tous les organismes vivants, et aucune n’est capable de commencer la synthèse d'un brin de novo. Elles ne peuvent qu'ajouter des nucléotides à une extrémité hydroxyle libre, en général le 3’-OH du brin en cours de synthèse. Pour cette raison, l'ADN polymérase a besoin d’une amorce (ou primer), sur laquelle ajouter de nouveaux désoxyribonucléotides.
L’amorce peut être formée d’ADN ou d’ARN. Dans le cas de la réplication, l'amorce constituée d'ARN est synthétisée par une autre enzyme, appelée primase, au sein du complexe de réplication appelé réplisome. Celui-ci contient également une enzyme, l'hélicase, qui est nécessaire pour séparer les deux brins de l’ADN et ainsi permettre l’accès des ADN polymérases et la réplication. Dans le cas des processus de réparation et de recombinaison, l'amorce est constituée d'un segment d'ADN résultant de la coupure par une endonucléase du brin endommagé ou recombiné, qui libère une extrémité 3’-OH libre.
Les diverses ADN polymérases se différencient par leur capacité à allonger l'ADN sans se dissocier du brin matrice, une caractéristique qui s'appelle la processivité. Certaines ADN polymérases sont faiblement associées à leur substrat et se détachent après avoir polymérisé seulement quelques nucléotides. On parle alors d'ADN polymérases distributives, ce qui est une caractéristique de beaucoup de polymérases impliquées dans les processus de réparation. Les ADN polymérases réplicatives, au contraire, sont très fortement liées au brin matrice et ne se dissocient pas. Elles peuvent polymériser plusieurs centaines de milliers de nucléotides en une seule fois. On parle alors d'ADN polymérases processives. Un cofacteur protéique, la pince (ou clamp), appelé PCNA chez les eucaryotes et les archées, et complexe β chez les bactéries, se lie aux polymérases réplicatives et augmente considérablement leur processivité.
L'activité des ADN polymérases nécessite la présence d’ions Mg2+ comme cofacteurs qui se fixent en particulier sur les groupes phosphate des nucléotides et de l'ADN.
Certaines ADN polymérases, qui disposent aussi d'une activité exonucléase 3’ → 5’, ont la capacité de corriger les erreurs d'incorporation dans le brin néoformé. Lorsque l'ADN polymérase fait une erreur et qu'un mésappariement est formé au niveau du site actif de l'enzyme, celle-ci peut revenir en arrière et hydrolyser le nucléotide incorrect : c'est l’activité exonucléase 3’-5’, appelée également fonction d'édition. Elle peut alors réinsérer la base correcte, et reprendre la réplication. Ce processus de relecture par l'ADN polymérase améliore la fidélité du processus réplicatif et fait baisser le taux d'erreur.
Au contraire, certaines ADN polymérases sont peu fidèles et font des erreurs d'incorporation de nucléotides avec une fréquence plus élevée. Ces ADN polymérases sont utilisées spécifiquement dans les processus de réparation de l'ADN. Leur spécificité relâchée leur permet de répliquer de l'ADN contenant des lésions, c'est-à-dire des bases altérées par des modifications chimiques, résultant par exemple de l'action de rayonnement UV, ionisant ou d'agents mutagènes. On parle d'ADN polymérases translésionnelles.
On parle également d'une fonction de correction d'épreuves ou de correction sur épreuves (« proofreading » en anglais) des ADN polymérases.
Le rôle conjoint possible de la lysidine (et donc de la lysine) et des virus à ARN capables de synthétiser de l’ADN à partir d’ARN qui viserait à maximiser le rétablissement d’une information correcte dans une cellule défectueuse pourrait être un exemple de la capacité d’action des micronutriments apportés par l’alimentation.
Hormis certains virus comme le poliovirus à l'origine de la poliomyélite, également appelée paralysie spinale infantile ou simplement polio, qui était responsable, au moment de son pic, dans les années 1940 et 1950, du décès et du handicap de plus d'un demi million de personnes par année dans le monde[11], il n'y aaurait sans doute pas de « mauvais » virus ; il n'y aurait sans doute que des virus dont on ignorerait encore l'utilité (c'est-à-dire notamment les micronutriments avec lesquels ils interagissent).
Un exemple de l’utilité d’un virus : Le contact répété avec des enfants porteurs du virus de la varicelle protège les adultes du zona. Les plus exposés ont 5 fois moins de risque de développer un zona ou un herpès.
Peu contagieux, le zona est dû au même virus que la varicelle : Herpes virus varicellae (famille des virus Herpès). Ainsi, ce même virus est responsable de la varicelle chez l'enfant et du zona chez l'adulte. Après une varicelle, le virus persiste à vie dans l'organisme, prêt à se réactiver à l'occasion d'une baisse des défenses immunitaires ou d'un stress physique ou psychologique. Fréquent à partir de 50 ans, il se manifeste par de la fièvre, des douleurs et une éruption cutanée touchant le plus souvent le thorax.
Les travaux très intéressants réalisés par Sara Thomas montrent que l'exposition au virus de la varicelle par l'intermédiaire des enfants infectés, offre une protection aux adultes contre le zona. Ainsi, les sujets ayant les contacts les plus fréquents avec cette maladie infantile ont 5 fois moins de risque de développer un zona ou un herpès. Cette constatation pourrait expliquer [en partie] pourquoi avec la diminution des cas de varicelle chez l'enfant [due sans doute à la vaccination contre la varicelle], le zona des adultes voit sa fréquence augmenter.[12]