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La mécanique de l'ADN se dévoile

Des biophysiciens, dont des membres de l'Institut Niels Bohr, ont découvert de nouvelles propriétés mécaniques des brins d’ADN et construit un nouveau modèle du comportement de l’ADN soumis à des forces de tensions. Celui-ci rend bien compte de ce qu’on appelle la dénaturation ou fonte de l'ADN.

Sur ce schéma, on a représenté aux extrémités d'un brin d'ADN l'effet d'une pince optique utilisée pour étirer ce brin. Au-delà d'une certaine force, l'ADN s'ouvre. © Nature Physics Sur ce schéma, on a représenté aux extrémités d'un brin d'ADN l'effet d'une pince optique utilisée pour étirer ce brin. Au-delà d'une certaine force, l'ADN s'ouvre. © Nature Physics

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  • À découvrir : l'ADN dans tous ses états, en image 

La physique statistique est une discipline fascinante où l’on cherche à décrire le comportement des gaz, liquides et solides à partir des propriétés moyennes des positions et vitesses d’un grand nombre d’atomes soumis à des forces. On peut s’en servir pour calculer l’élasticité du caoutchouc ou le comportement des polymères. Tout naturellement, on cherche à l’appliquer au plus fascinant des polymères biologiques, l’ADN.

Mais la physique théorique de l’ADN n’est pas facile à explorer et c’est pourquoi des expériences sont nécessaires afin de révéler certaines propriétés clés que l’on peut ensuite introduire dans un modèle pour y voir plus clair. En particulier, les chercheurs s’interrogent sur le comportement mécanique de l’ADN lorsqu’il est soumis à des forces qui l’étirent, le plient, etc. Il s’agit donc de comprendre ses propriétés élastiques.

Un groupe de chercheurs de l'Institut Niels Bohr, de la VU University à Amsterdam et de l'ESPCI, autrefois dirigée par Pierre-Gilles de Gennes, vient de publier dans Nature Physics un article sur ce sujet. Ils se sont servis de pinces optiques pour étirer une molécule d’ADN en la soumettant à différentes forces.

Un nouveau modèle pour le comportement élastique de l'ADN

Les résultats ont parfois été étonnants, remettant en cause ce que l’on croyait savoir sur le comportement mécanique de l’ADN lorsqu'il est soumis à des forces comme celles que l’on trouve liées à la machinerie de la cellule. La biophysicienne de l'Institut Niels Bohr, Lene Oddershede, révèle : « Nous avons constaté que, de manière très surprenante, lorsque l'ADN s'étend, il se tord sur lui-même. Avec des forces faibles, il se tord dans le sens de la double hélice de l'ADN, mais à des forces d’intensité supérieures il se détord ».

Les mesures des biophysiciens les ont conduits à construire une variante du modèle de Kratky-Porod, encore appelé worm-like chain (WLC) model en anglais. Le nouveau modèle donne une meilleure compréhension de la dénaturation, ou fonte de l'ADN, un processus transformant un double brin d'ADN en deux simples brins, par rupture des liaisons hydrogène entre les bases azotées qui les lient entre elles.

Toujours selon Lene Oddershede : « Les nouveaux résultats sont particulièrement intéressants parce qu'ils contredisent la littérature antérieure à un certain degré et révèlent de nouvelles propriétés de l'ADN qui sont très importantes pour les mécanismes cellulaires ».


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