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Les PNA : une décennie après, quels espoirs ?One decade later, what future for PNA ?[Notice]

  • Tula Saison-Behmoaras

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  • Tula Saison-Behmoaras
    Muséum National d’Histoire naturelle,
    Laboratoire de Biophysique,
    Inserm U.565/Cnrs
    UMR 5153, 43, rue Cuvier,
    75231 Paris Cedex 05,
    France.
    tula@mnhm.fr

Depuis une décennie, P.E. Nielsen et son équipe danoise ont développé des analogues d’oligonucléotides, les PNA (peptide nucleic acid) dans lesquels la chaîne phosphodiester de l’ADN a été remplacée par une chaîne pseudo-peptidique polyamidique sur laquelle sont attachées les nucléobases [1]. Ces molécules chimères, qui ne sont ni des peptides, ni des acides nucléiques, s’apparient aux polymères d’acides nucléiques en formant les paires de bases classiques (Figure 1). La nature atypique du squelette des PNA leur confère de nombreux avantages par rapport aux autres analogues de l’ADN. L’absence de charges dans leur squelette conduit à la formation de complexes extraordinairement stables avec l’ADN et l’ARN. Les PNA ont une très grande affinité pour les ARN et peuvent se fixer sur des ARN messagers très fortement structurés [2]. Cette forte affinité s’accompagne aussi d’une très grande sélectivité puisqu’une courte séquence de PNA dirigée contre le messager de l’oncogène Ha-ras inhibe la traduction de ce dernier, alors que l’expression du messager sauvage n’est que très faiblement affectée [3]. N’étant pas reconnus par les protéases ni par les nucléases, les PNA sont très stables dans les milieux biologiques. Ces propriétés des PNA sont déjà amplement exploitées pour moduler l’expression des gènes in vitro et pourraient être ainsi utilisées dans le domaine de la pharmacothérapie anticancéreuse ou antimicrobienne. Ainsi, in vitro, l’ajout à des cellules immortalisées de PNA complémentaires de la composante ARN de la télomérase inhibe l’activité de l’enzyme, induit un raccourcissement des télomères et provoque un arrêt de la prolifération cellulaire [4]. Les PNA inhibent aussi efficacement l’activité enzymatique des transcriptases inverses de virus murins, aviaires ou du VIH [5]. Les PNA ont été ciblés sur plusieurs régions stratégiques de l’ARN ribosomique 16S d’E.coli pour inhiber la traduction totale des ARN messagers bactériens [6]. L’interaction des PNA avec l’ADN double brin implique la formation de complexes PNA-ADN-PNA. Un des PNA se lie à l’ADN cible par des liaisons hydrogène classiques Watson-Crick alors que l’autre interagit par des liaisons hydrogène de type Hoogsteen (Figure 1). Les deux molécules de PNA impliquées dans ce triplex peuvent êtres reliées par un bras flexible pour former des PNA pinces (Figure 2). Une fois formés, les complexes PNA-ADN ou PNA-ADN-PNA sont extrêmement stables. L’interaction d’un PNA avec l’ADN peut créer un promoteur artificiel et induire l’expression du gène ciblé. Le brin ADN libéré par la fixation du PNA en triplex sur l’autre brin forme une boucle qui est reconnue par l’ARN polymérase qui déclenche la transcription à ce site. Cette stratégie a été utilisée pour induire l’expression de la γ-globine dans les cellules de la lignée cellulaire érythroleucémique K562 (Figure 2) [7]. Cet exemple illustre bien le fait que dans des conditions salines physiologiques, les PNA sont capables de se fixer sur leurs cibles dans le chromosome et d’induire la transcription. Cette approche pourrait être appliquée à la thérapie des maladies génétiques fréquentes causées par des mutations du gène codant pour la β-globine (drépanocytose, β-thalassémie). La structure du complexe formé par le PNA et l’ADN peut aussi être reconnue comme une lésion de l’ADN à réparer. Des PNA pinces induisent des mutations ponctuelles ou des délétions et insertions de bases uniques dans la séquence ciblée, ou à cinq paires de bases du site [8]. Une recombinaison ciblée peut être induite, en couplant un PNA pince à un fragment d’ADN homologue à la région adjacente au site de fixation du PNA [9]. L’enthousiasme initial suscité par les caractéristiques physico-chimiques tout à fait remarquables des PNA a été tempéré par les problèmes rencontrés pour faire pénétrer ces molécules dans les cellules …

Parties annexes