Expliqué : Interférence ARN
Les journalistes scientifiques et technologiques sont fiers de leur capacité à expliquer des idées compliquées de manière accessible, mais il y a certains principes techniques que nous rencontrons si souvent dans nos reportages que les paraphraser ou écrire autour d’eux commence à donner l’impression de manquer une grande partie de l’histoire. Ainsi, dans une nouvelle série d’articles intitulée « Expliqué », le personnel du bureau des nouvelles du MIT expliquera certaines des idées fondamentales dans les domaines qu’il couvre, comme points de référence pour les futurs reportages sur la recherche du MIT.
Chaque étudiant en biologie du secondaire apprend les bases de l’expression des gènes : L’ADN, le gardien de l’information principale de la cellule, est copié dans l’ARN messager, qui transporte les instructions de construction des protéines vers le ribosome, la partie de la cellule où les protéines sont assemblées.
Mais il s’avère que le tableau est beaucoup plus compliqué que cela. Ces dernières années, les biologistes ont découvert une myriade d’autres molécules qui affinent ce processus, notamment plusieurs types d’ARN (acide ribonucléique). Grâce à un phénomène naturel connu sous le nom d’interférence ARN, de courts brins d’ARN peuvent intercepter et détruire sélectivement l’ARN messager avant qu’il ne délivre ses instructions.
Les scientifiques recherchent maintenant des traitements contre les maladies basés sur l’interférence ARN (ARNi), qui offre la possibilité alléchante d’éteindre n’importe quel gène dans le corps.
« Avec l’ARNi, nous avons la possibilité de concevoir de petits ARN qui correspondent à n’importe quel gène, ou à n’importe quelle partie de ce gène, et de le réduire au silence. Ensuite, nous pouvons nous demander quel est l’avantage potentiel de l’extinction de ce gène dans le processus de la maladie », explique Phillip Sharp, professeur à l’Institut MIT, dont le laboratoire poursuit de telles études.
En 2006, le prix Nobel de physiologie ou de médecine a été décerné à deux scientifiques, dont Andrew Fire, qui a obtenu son doctorat au MIT en 1983 sous la supervision de Sharp, pour la découverte de l’interférence ARN. Fire et Craig Mello ont montré en 1998 que lorsque de courtes molécules d’ARN double brin dont les séquences sont complémentaires d’un ARN messager spécifique sont injectées dans le ver C. elegans, la production de la protéine codée par cet ARN messager est arrêtée.
Voici comment cela fonctionne : Des molécules d’ARN double brin appelées siRNA (short interfering RNA) se lient à l’ARN messager complémentaire, puis sollicitent l’aide de protéines, le complexe de silençage induit par l’ARN. Ces protéines coupent les liaisons chimiques qui maintiennent l’ARN messager ensemble et l’empêchent de délivrer ses instructions de construction de protéines.
Ce mécanisme se produit naturellement et pourrait avoir évolué pour donner aux cellules un contrôle supplémentaire sur l’expression des gènes, en particulier pendant le développement embryonnaire. Il peut également servir de mécanisme de défense contre les virus qui tentent d’insérer leur matériel génétique dans les cellules.
L’interférence ARN peut également être médiée par le microARN, qui est une courte molécule d’ARN monocaténaire. L’interférence ARN a été observée dans un large éventail d’espèces, y compris les plantes, les bactéries et les mouches à fruits ainsi que les humains.
Les scientifiques ont montré que l’ARNsi synthétique injecté dans des cellules humaines en laboratoire peut éteindre avec succès des gènes, suscitant l’espoir que des maladies telles que le cancer, la mucoviscidose, la maladie de Huntington et d’autres causées par un mauvais fonctionnement des gènes pourraient être traitées par l’interférence ARN.
Avant que de telles thérapies puissent devenir utiles, les scientifiques doivent comprendre comment délivrer efficacement les petites molécules d’ARN dans les cellules cibles. Sharp et d’autres personnes du MIT, dont le professeur Robert Langer et le chercheur Daniel Anderson, travaillent sur une méthode d’administration qui emballe l’ARN à l’intérieur d’une couche de molécules semblables à de la graisse, appelées lipidoïdes, qui peuvent traverser la membrane externe grasse des cellules. Ils ont utilisé les lipidoïdes pour délivrer avec succès l’ARN aux cellules du foie et du poumon chez la souris et le singe, et espèrent commencer les essais cliniques dans les deux prochaines années.
Sharp travaille également avec Sangeeta Bhatia, professeur à la division des sciences et technologies de la santé de Harvard-MIT, sur de meilleures façons de cibler les nanoparticules porteuses d’ARN sur des cellules spécifiques, telles que les cellules tumorales.
Il y a un long chemin à parcourir, dit Sharp, mais le potentiel de l’interférence ARN est très grand. « La découverte de l’interférence ARN nous a ouvert les yeux sur un tout nouvel aspect de la science biomédicale et de la biologie dont nous n’avions tout simplement jamais eu connaissance. »