Les composés chimiques présents dans la fumée du tabac altèrent bien l'ADN des cellules pulmonaires. Et ce processus peut mener au cancer. Les chercheurs de l'ETH Zurich localisent, pour la où ces changements se produisent. Ces travaux, publiés dans la revue ACS Central Science aboutissent à un schéma des modifications de l'ADN cohérent avec les mutations déjà connues dans le cancer du poumon. Au-delà d’une nouvelle compréhension du développement du cancer du poumon, cette approche va permettre à terme de déterminer les effets d'autres toxines sur les cellules.
Si ces données ne sont pas les premières à montrer le lien entre le tabagisme et le cancer du poumon, une relation causale déjà bien établie, elles permettent de cartographier exactement les éléments constitutifs de l'ADN modifiés au cours du processus.
L’action délétère d’un composé chimique spécifique : le benzopyrène
L’équipe s’est concentrée sur ce composé, produit lors de la combustion du tabac. On sait en effet que l'effet cancérigène de la fumée de cigarette est largement dû aux métabolites du benzopyrène. Lorsque le composé pénètre dans le corps humain, il est converti en métabolites spécifiques, déjà documentés pour leur toxicité. Les scientifiques ont ajouté in vitro ces métabolites de benzopyrène à des lignées de cellules pulmonaires.
L’expérience permet de repérer les changements précurseurs de mutations :
- les métabolites du benzopyrène réagissent avec la guanine, le bloc de construction de l'ADN (le G) et le modifient dans un processus connu sous le nom d'alkylation ;
- les mécanismes de réparation cellulaires pouvant inverser ce changement ne sont pas toujours efficaces ;
- lorsqu’une cellule se divise sans d'abord inverser cette alkylation, une mutation de l'ADN se produit alors, sur ce site précis, et certaines de ces mutations peuvent déclencher le cancer.
L'alkylation de la guanine n'est qu'une des innombrables façons dont les toxines peuvent altérer l'ADN. Les chercheurs prévoient maintenant d'adapter leur approche afin de pouvoir cartographier d'autres modifications de l'ADN, avec de nombreuses applications. L’approche développée pour l’analyse de l’alkylation de la guanine va permettre analyser un large éventail d’autres composés chimiques à l'aide de simples expériences de culture cellulaire, pour prédire le risque qu'ils causent le cancer.
De plus, il serait possible d'étudier quels types de cellules et quelles prédispositions génétiques individuelles sont particulièrement sensibles à ces modifications spécifiques de l'ADN et donc vulnérables à cette cascade cancérigène.
Comprendre quels composés chimiques causent quels changements d'ADN permet d’identifier, de manière précoce, les différentes signatures mutationnelles caractéristiques des cellules cancéreuses.
De plus, l’approche est également applicable à d’autres facteurs environnementaux, par la nutrition ou par le vieillissement cellulaire normal.
Source: ACS Central Science 22 Feb, 2023 DOI : 10.1021/acscentsci.2c01100 Quantification and Mapping of Alkylation in the Human Genome Reveal Single Nucleotide Resolution Precursors of Mutational Signatures
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