Quand les dommages à l'ADN mitochondrial affectent la progression du cycle cellulaire
Chez les plantes à fleur, le génome mitochondrial est très grand et dynamique et sa stabilité influence la santé et le développement de la plante. Dans une étude publiée dans la revue PLoS Genetics, les scientifiques montrent que l'ADN hélicase RADA d'Arabidopsis est essentielle à la stabilité de l'ADN mitochondrial, et que son absence affecte le développement de la plante via l'activation de gènes inhibant la progression du cycle cellulaire. Ces résultats aident à mieux comprendre l’évolution rapide du génome mitochondrial chez les végétaux, ainsi que son interaction avec l'expression des gènes nucléaires.
Chez les végétaux, les réarrangements de l'ADN mitochondrial par recombinaison sont responsables de son évolution très rapide, et peuvent conduire à l’apparition de caractères agronomiques prisés, tels que la stérilité mâle cytoplasmique, utilisée par les sélectionneurs pour la production de semences hybrides.
Les scientifiques montrent que l'ADN hélicase RADA est essentielle à la stabilité du génome mitochondrial. RADA accélère la résolution des intermédiaires de recombinaison, et sa mutation chez Arabidopsis provoque des réarrangements majeurs du génome par réplication non-coordonnée des sous-génomes créés par recombinaison. Contrairement aux bactéries où RADA n'est pas essentielle et est partiellement redondante avec l'hélicase RecG, chez les plantes RADA semble être la voie principale de résolution de certains intermédiaires ("migration de branches") pendant la recombinaison de l'ADN.
Les scientifiques montrent également qu'une composante importante des défauts de croissance des mutants radA est une réponse rétrograde (de la mitochondrie vers le noyau) déclenchée par les dommages au génome mitochondrial, entraînant l'activation de gènes nucléaires qui suppriment la progression du cycle cellulaire. Ces réponses seraient médiées vraisemblablement par une production augmentée d’espèces réactives de l’oxygène ("ROS") émanant de la mitochondrie. RADA apparait ainsi comme un facteur-clé de la machinerie de maintenance de l'ADN mitochondrial, capable de créer de la diversité génétique au niveau de l’ADN mitochondrial. Ces résultats soulignent l'importance de mieux comprendre les voies de recombinaison mitochondriale chez les plantes et leurs connexions avec l'expression des gènes nucléaires.
Figure : Schéma illustrant la possible régulation rétrograde de facteurs inhibant le cycle cellulaire en réponse à de dommages à l'ADN mitochondrial. La libération d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) par les mitochondries pourrait être le signal transmis au noyau, capable d’activer directement la cascade de régulateurs du cycle cellulaire dépendant du facteur de transcription SOG1. D'autres signaux et/ou voies de signalisation pourraient être impliquées, y compris des modifications de l'épigénome.
Pour en savoir plus :
RADA-dependent branch migration has a predominant role in plant mitochondria and its defect leads to mtDNA instability and cell cycle arrest
Nicolas Chevigny, Frédérique Weber-Lotfi, Anaïs Le Blevenec, Cédric Nadiras, Arnaud Fertet, Marc Bichara, Mathieu Erhardt, André Dietrich, Cécile Raynaud, José M. Gualberto
PLOS Genetics 12mai 2022. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1010202
Contact
laboratoire
Institut de biologie moléculaire des plantes – IBMP (CNRS/Université de Strasbourg)
12 rue du général Zimmer 67084, Strasbourg, France