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Quand la lumière gouverne l'expression des gènes

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Des chercheurs du CEA, du CNRS et de l'IRD viennent de mettre en évidence pour la première fois, chez des bactéries photosynthétiques, un nouveau type de phytochrome (protéine jouant le rôle de récepteur lumineux) capable de réguler la synthèse de protéines par un éclairement approprié. Cette découverte aux applications prometteuses a fait l'objet d'un dépôt de brevet et d'une publication dans la revue Nature du 9 mai 2002.

Initialement caractérisés chez les plantes il y a une quarantaine d'années, les phytochromes ont été découverts, il y a seulement 5 ans, chez les bactéries. Les phytochromes sont présents sous deux formes, l'une active l'autre inactivequi absorbent la lumière soit dans le rouge soit dans le proche infrarouge. Selon l'éclairement, le phytochrome passe d'une forme à l'autre et déclenche alors une cascade d'événements biochimiques provoquant, par exemple, chez la plante, la germination ou la croissance. Le phytochrome joue ainsi le rôle d'un véritable interrupteur lumineux dont la fonction demeurait cependant mystérieuse chez les bactéries.

Les résultats obtenus par les deux équipes concernées, une unité mixte CEA-CNRS et une équipe de l'IRD, présentent deux originalités principales. D'une part, les chercheurs ont, pour la première fois, identifié le phénomène activé par ce nouveau phytochrome ainsi que l'ensemble des différentes molécules partenaires impliquées dans cette régulation. D'autre part, ils révèlent un nouveau type de phytochromes. Leur mécanisme de régulation repose sur une simple interaction protéine-protéine (avec une protéine particulière chargée de l'expression de certains gènes), sans aucune modification chimique, contrairement aux phytochromes connus à ce jour dont le mécanisme d'activation fait intervenir des modifications de l'état de phosphorylation de certains acides aminés.

La découverte du mécanisme d'action de ce nouveau type de phytochrome a fait l'objet d'un dépôt de brevet. En effet, par un simple éclairement, il semble désormais possible d'activer ou d'inhiber la synthèse de gènes d'intérêt. La plupart des systèmes actuels, encore au stade expérimental, utilisent un agent chimique inducteur, mais ils sont peu souples et difficilement réversibles. La particularité de ce nouveau mécanisme de régulation photoactivable permet d'envisager de nombreuses applications allant notamment de l'étude de certaines fonctions protéiques à la thérapie génique.

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