Etude du mécanisme d'action d'une molécule anticancéreuse, sur l'ADN humain: la bléomycine

Thèmes abordés

Dimères de thymine, ADN, bléomycine, NHEJ, NER

Résumé du document

L'ADN, support universel de l'information génétique est continuellement soumis à des agressions pouvant induire sa déstabilisation, voire même, dans certains cas, sa transformation. La survie et l'intégrité des cellules dépendent donc de leur capacité à pouvoir réparer ces dommages engendrés au sein de leur ADN. Ceci implique donc la présence de « mécanismes de réparation » aptes à repérer et réparer les différents types de dommages pouvant êtres causés sur une molécule d'ADN. Dans un premier temps, ce sont les substances chimiques ou encore les drogues qui étaient utilisées pour ces traitements. Par la suite, les propriétés toxiques de l'écorce de quina furent utilisées à des fins thérapeutiques. De nos jours la chimiothérapie est principalement mise en oeuvre pour désigner les traitements contre le cancer. Cette maladie provoquée par une multiplication incontrôlée de cellules tumorales, peut être due à des mutations génétiques successives ou à la présence d'ADN endommagé. La majorité des substances chimiothérapeutiques fonctionnent par arrêt de la mitose en ciblant efficacement les cellules se divisant trop rapidement. D'autres substances, dites cytotoxiques, peuvent endommager directement les cellules. Certaines de ces molécules auront pour véritable effet de déclencher le phénomène d'apoptose.
Au cours de ce TP, nous allons tester la capacité de souches mutantes à réparer des cassures double brin et des dimères de thymine. Afin de limiter ces dommages, il existe des mécanismes de réparation dont le Nucleotid Excision Repair (NER) et la Recombinaison Homologue (HR). Nous mettrons ainsi en évidence l'implication des produits des gènes RAD1, RAD2, RAD51 et RAD52 de la levure Saccharomyces cerevisiae dans ces deux mécanismes de réparation.
Les gênes RAD1 et RAD2 sont connus pour être impliqués dans les processus de NER, et les deux autres sont mutants pour RAD51 et RAD52 impliqués dans les processus de recombinaison homologue. Ces différents mutants seront testés pour leur sensibilité à une molécule anticancéreuse : la bléomycine, qui est un agent mutagène. Ceci nous permettra de conclure sur le type de dommage que provoque cette molécule.
Nous injecterons alors de la bléomycine en dose croissante dans les cultures de souches mutantes afin d'observer leur développement. Celles qui parviendront à se développer seront donc celles capables de réparer les dommages causés par la bléomycine. Il sera alors facile d'en déduire si la bléomycine génère des cassures double brin ou des dimères de thymine.

Extraits

[...] En effet, cela peut engendrer l'apparition de dimères de thymine. Cette anomalie, lorsqu'elle n'est pas réparée par les enzymes, peut entrainer la mort cellulaire ou le cancer. Effectivement, les individus ayant cette anomalie sont dits déficients dans l'un des gènes codant pour les protéines participant au mécanisme de réparation par excision de nucléotides (NER : Nucleotide Excision Repair). Les mutations causées par les rayonnements ultraviolets s'accumulent alors au cours des mitoses successives. Nous pouvons citer pour exemple de pathologie associée au défaut de réparation le Xeroderma pigmentosum. [...]

[...] Cette recombinaison homologue intervient quand il y a des cassures double-brin. Elle permet la transmission fidèle du chromosome aux cellules filles. Ce système permet aussi de créer de la diversité génétique en brassant les gènes provenant des chromosomes parentaux par crossingover. Le but de cette expérience est d'analyser la capacité des souches mutantes à réparer les cassures double brin. Pour cette expérience, nous utiliserons les deux plasmides YIP-CSR1 qui possède le marqueur Leu2, et pNEV-N qui possède le marqueur Ura3. [...]

[...] En effet, elle peut provoquer des réactions hyperthermiques, des lésions cutanéomuqueuses, une fibrose pulmonaire, une aménorrhée ou encore une azoospermie. C'est donc en raison de sa toxicité que la bléomycine n'est pas employée pour beaucoup d'autres cancers. Ce médicament interagissant fortement avec l'ADN, pourrait néanmoins être amélioré en atténuant sa toxicité. En effet, puisque cet agent cible l'ADN, il n'y a pas de limite sur les types de cancer pouvant être ciblés avec la bléomycine une fois sa toxicité réduite. [...]

[...] A l'inverse, les produits des gènes rad 51 et rad 52 semblent impliqués dans les mécanismes de réparation des cassures double-brin, et l'absence de fonctionnalité de ce mécanisme rend les souches mutantes particulièrement sensibles à la bléomycine. Il est important de souligner que depuis sa découverte en 1962, la bléomycine a marqué un tournant décisif dans le traitement des tumeurs germinales de l'enfant. Elle fut la première d'une longue série d'agents plus actifs sur ce type de tumeurs tels que Cisplatine®, l'Etoposide® ou VP16®. Les effets de ce glycopeptide causant des dommages à l'ADN ont pu être identifiés au cours de cette séance. [...]

[...] Nous mettrons ainsi en évidence l'implication des produits des gènes RAD1, RAD2, RAD51 et RAD52 de la levure Saccharomyces cerevisiae dans ces deux mécanismes de réparation. Les gênes RAD1 et RAD2 sont connus pour être impliqués dans les processus de NER, et les deux autres sont mutants pour RAD51 et RAD52 impliqués dans les processus de recombinaison homologue. Ces différents mutants seront testés pour leur sensibilité à une molécule anticancéreuse : la bléomycine, qui est un agent mutagène. Ceci nous permettra de conclure sur le type de dommage que provoque cette molécule. [...]