« Cassures double brin de l’ADN induites dans des cellules humaines par douze espèces métalliques : Inter-comparaisons quantitatives et influence de la protéine ATM »

Titre original : « DNA Double-Strand Breaks Induced in Human Cells by Twelve Metallic Species: Quantitative Inter-Comparisons and Influence of the ATM Protein » publié en octobre 2021 dans le journal “Biomolecules”.

Intérêt de l’étude

Les expositions professionnelles accidentelles et environnementales aux métaux ont permis d’approfondir nos connaissances sur leur toxicité. De plus, l’exposition chronique aux métaux peut également augmenter le risque de cancer comme cela a par exemple été montré par des études épidémiologiques chez des travailleurs de la production de chrome (Cr). 

Les métaux représentent donc un véritable enjeu de santé publique à travers deux caractéristiques cliniques majeures : la toxicité et le risque de cancer. 

Cependant, malgré un nombre considérable de données, les bases moléculaires et cellulaires de la toxicité et/ou de la cancérogénèse induite par les métaux restent encore inconnues.

Cette étude a pour objectif de documenter le rôle de la réparation et de la signalisation des cassures double brin (CDB) de l’ADN dépendantes de la protéine ATM après une exposition de la cellule à plusieurs métaux.

Méthode

Les auteurs ont examiné si la perturbation des mécanismes de réparation de l’ADN, dépendants de la protéine ATM, peut être pertinent afin de décrire la réponse au stress induit par les métaux dans la cellule humaine. 

Pour ce faire, des cellules humaines de différents statuts génétiques et de différentes origines ont été exposées à 12 espèces métalliques différentes (représentant neuf métaux différents) : Aluminium, fer, cuivre, zinc, nickel, palladium, cadmium, plomb et chrome. 

Résultats

La grande majorité des données obtenues suggère que la présence de métal peut affecter la reconnaissance et/ou la réparation des CDB de l’ADN. Cependant, l’impact quantitatif sur ces deux étapes clé s’est avéré fortement dépendant du métal considéré et de sa concentration.

– L’exposition aux métaux peut altérer la reconnaissance des CDB par la voie de réparation de l’ADN appelée « NHEJ » dépendante de la protéine ATM, ce qui a également un impact sur la qualité de la réparation des cassures. De plus, ces résultats peuvent être interprétés comme le résultat d’un retard de transit de la protéine ATM vers le noyau de la cellule endommagée.

– Le traitement des cellules par une combinaison d’agents facilitant la perméabilisation des membranes nucléaires au trafic de protéines appelée « ZoPra » améliore le taux de cassures reconnues et réparées.

– Parmi les métaux testés, l’aluminium et le cuivre induisent un phénomène d’hypersensibilité aux faibles doses dans des cellules ou il existe une perturbation des mécanismes de réparation de l’ADN (retard de transit d’ATM). 

– Dans ces mêmes cellules, il apparaît également qu’une exposition successive en deux temps au chlorure d’aluminium ou au cuivre induit une réponse adaptative. Ce phénomène de réponse adaptative décrit généralement un effet protecteur provoqué par une faible dose “d’amorçage” délivrée après un certain temps avant une dose plus élevée “stimulante”. Cette réponse semble être observée de manière préférentielle dans les cellules radiosensibles et dépend fortement de la radiosensibilité individuelle.

Conclusions

Contrairement au stress induit par les radiations, le stress induit par la présence de métaux a longtemps été considéré comme trop faible sur le plan énergétique pour provoquer des cassures double brin de l’ADN. En effet, une exposition aux métaux provoque moins de cassures double brin de l’ADN qu’une irradiation ionisante de l’ordre de 2Gy.

Cependant, les réactions de type Fenton et les déficiences génétiques dans les voies de réparation des CDB peuvent provoquer la production indirecte de CDB en réponse à l’exposition aux métaux ce qui a été montré dans cette étude avec plusieurs espèces métalliques.

À des concentrations élevées de métaux, on observe une mauvaise reconnaissance et réparation des cassures double brin de l’ADN pouvant entraîner une toxicité et/ou une cancérogénicité.

Retrouvez l’article complet en version originale ➡https://www.mdpi.com/2218-273X/11/10/1462/htm

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