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La découverte du microARN modifie notre façon de comprendre des maladies telles que le cancer et la maladie d'Alzheimer. Au lieu d'inciter les gènes à fabriquer des protéines, le microARN régule les gènes actifs en décomposant certains messages génétiques (ARNm).
En quoi le rôle du microARN ouvre-t-il de nouvelles possibilités de traitement et de recherche ? L'avenir de la médecine est à portée de clic. Cliquez sur cette galerie pour en savoir plus.
Récemment, Victor Ambros et Gary Ruvkun ont reçu le prix Nobel de physiologie ou de médecine 2024 pour leur découverte du microARN.
Les microARN sont de minuscules molécules qui ordonnent aux cellules de notre corps d'activer ou de désactiver certains gènes. Les scientifiques ont découvert le microARN alors qu'ils travaillaient dans le domaine de la biologie du développement, en étudiant plus particulièrement le développement animal.
Les cellules s'engagent dans leur développement en sélectionnant l'information génétique nécessaire à leur croissance. Cette sélection est contrôlée par les molécules de microARN, qui se lient à d'autres molécules à l'intérieur des cellules, appelées ARN messager.
L'ARN messager transmet les informations de l'ADN du génome aux produits génétiques dans les cellules. L'interférence avec les molécules d'ARN messager peut déterminer si le microARN produit des protéines.
Le génome humain contient un ensemble d'instructions qui constituent essentiellement la feuille de route du développement et du fonctionnement d'une personne. L'une des questions qui a occupé les chercheurs en biologie est de savoir comment le génome peut conduire à des résultats aussi différents dans le corps.
Dans les années 1980, Victor Ambros et Gary Ruvkun ont commencé à travailler ensemble dans le laboratoire de Robert Horvitz au Massachusetts Institute of Technology (MIT). À l'époque, ils étudiaient les approches génétiques utilisant Caenorhabditis elegans, également connu sous le nom de C. elegans.
Le C. elegan a été choisi parce que, bien qu'il s'agisse d'un petit organisme simple composé d'environ 1 000 cellules, toutes visibles au microscope, il possède des systèmes et des parties qui font partie intégrante de tous les animaux.
C. elegans est un ver rond qui possède deux sexes : un hermaphrodite autofécondant et un mâle. Ils ont été utilisés dans des études visant à comprendre quelles mutations provoquaient des anomalies de développement.
À l'époque, les scientifiques savaient déjà que les protéines intervenaient dans les changements d'expression des gènes, c'est-à-dire dans la manière dont les informations contenues dans notre ADN sont transformées en un produit final, au fur et à mesure que les cellules se divisent.
C'est en examinant le produit du gène, le matériel biochimique résultant de l'expression du gène, du gène lin-4 que le microARN a été identifié.
Une étude antérieure avait déjà identifié que les vers avec un gène lin-4 muté manquaient d'une composition physiologique importante. D'autres semblaient "fortement perturbés", selon l'International Journal of Life Science Methods.
Une étude antérieure avait déjà identifié que les vers avec un gène lin-4 muté manquaient d'une composition physiologique importante. D'autres semblaient "fortement perturbés", selon l'International Journal of Life Science Methods.
Près d'une décennie plus tard, des scientifiques ont signalé une mutation du gène lin-14. Grâce à cette information, Victor Ambros a pu constater que la mutation du gène lin-14 semblait présenter les défauts inverses de la mutation du gène lin-4, c'est-à-dire qu'elle fonctionnait comme un régulateur négatif.
Les régulateurs positifs vérifient essentiellement que les cellules remplissent les critères nécessaires tout au long du cycle cellulaire, en donnant le feu vert pour avancer. Les régulateurs négatifs arrêtent la progression d'une cellule dans le cycle cellulaire jusqu'à ce qu'elle remplisse des critères spécifiques.
L'identification des régulateurs négatifs peut aider les scientifiques à comprendre où, par exemple, il est possible d'intervenir dans la progression de la maladie.
Grâce à diverses expériences, Victor Ambros a identifié que lin-4 pouvait produire un ARN non codant. ARN signifie acide ribonucléique. Il s'agit d'une molécule présente dans la majorité des organismes vivants et des virus.
On parle d'ARN non codant lorsqu'une molécule d'ARN remplit sa fonction mais ne se transforme pas en protéine. Cela a une influence sur un certain nombre de fonctions biologiques, telles que la survie et la prolifération des cellules.
Gary Ruvkun a mené sa propre série d'expériences et a finalement découvert que l'expression d'un gène est contrôlée entre ses deux étapes clés : la transcription et la traduction. D'où la percée d'un nouveau principe de régulation des gènes, appelé microARN.
Ces validations ont démontré que c'est le microARN qui contrôle le processus de production des protéines. L'insuffisance ou l'excès d'une protéine peut conduire au développement d'une maladie.
Depuis, un nombre important de recherches ont été menées sur la base des conclusions de Victor Ambros et de Gary Ruvkun, contribuant à faire progresser les opinions sur la régulation des gènes et les fonctions de l'ARN.
Les scientifiques savent aujourd'hui que le génome humain contient des instructions pour plus de 1 000 formes de microARN, qui sont essentielles au développement des organismes.
Sur la base de ces travaux, les scientifiques ont pu étudier des maladies complexes et leurs traitements, telles que les maladies cardiaques, le cancer et le diabète, pour n'en citer que quelques-unes.
Bien qu'un certain nombre d'essais cliniques soient en cours, notamment dans le cadre de petites initiatives, aucun médicament à base de micro-ARN n'a encore été approuvé par la Food and Drug Administration américaine. Les scientifiques du domaine s'attendent toutefois à un regain d'intérêt après l'attribution du prix Nobel.
Les scientifiques qui ont mené le premier essai sur un microARN appelé miR-34 étaient impatients de savoir s'il pouvait retarder l'apparition d'un cancer. Une molécule similaire au miR-34 a été administrée à des souris atteintes d'un cancer du poumon. L'étude a montré qu'une intervention précoce sur la maladie ralentissait la croissance de la tumeur.
Lors du passage aux essais sur l'homme, des doses très élevées du médicament ont été administrées aux participants. En fin de compte, cela a déclenché une réaction immunitaire dangereuse, qui a entraîné la mort de quatre participants à l'essai.
Depuis ce premier essai, les chercheurs ont pu modifier l'administration des molécules d'ARN à des doses plus faibles et plus sûres.
Des entreprises comme Alnylam Pharmaceuticals et Cardior Pharmaceuticals progressent dans le développement et l'essai de thérapies basées sur les micro-ARN pour traiter les maladies cardiovasculaires, neurologiques, métaboliques, infectieuses et rares.
Bien que les traitements à base de microARN fassent encore l'objet de recherches, il existe des précédents probants quant à leur succès potentiel. Des médicaments à base d'ARN ciblant des troubles génétiques ont été approuvés et agissent selon des mécanismes similaires à ceux des médicaments à base de microARN.
Sources: (The Conversation) (BBC) (The New York Times) (The Economist) (Northwestern University) (National Human Genome Research Institute) (ScienceDirect) (Nature)
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