La télomérase, l’enzyme qui répare les chromosomes

À l’extrémité des chaînes d’ADN qui forment nos chromosomes, on trouve une région comportant une même séquence d’ADN de quelques bases (TTAGGG pour les vertébrés) répétée plusieurs milliers de fois. Cette région, que l’on appelle un télomère, ne code pas pour une protéine, mais elle permet de protéger le chromosome. En effet, lors de chaque division cellulaire, le nouveau brin d’ADN produit par l’ADN polymérase (dont nous avons parlé un peu plus tôt) est légèrement plus court que son modèle original. La présence des télomères qui vont se faire grignoter en bout de séquence ADN évite donc la perte d’informations importantes pour la cellule, comme la séquence de fabrication d’une protéine indispensable à son bon fonctionnement.

Mais cette érosion des extrémités division après division finit néanmoins par ronger la totalité du télomère (au bout de 50 à 70 divisions). Lorsque que celui-ci se trouve complètement ratiboisé, la cellule sait alors sa dernière heure venue et entre en sénescence, ce qui sonne la fin de la prolifération cellulaire. La longueur des télomères au bout de nos chromosomes décroît donc au cours du temps, et déterminerait l’espérance de vie de nos cellules.

Cette fonction protectrice des télomères a été mise en évidence au début des années 80 par les chercheurs Elizabeth Blackburn et Jack Szostak. Quelques années plus tard, Carol Greider (qui travaillait dans l’équipe de recherche d’Elizabeth Blackburn) découvrait la télomérase, une enzyme dont le rôle est justement de réparer les télomères rabougris. Dans notre organisme la télomérase est très active au sein des cellules qui doivent se diviser un grand nombre de fois : cellules souches, cellules germinales (qui vont former les gamètes), ou encore le follicule pileux (la cavité où les poils prennent naissance). Dans les autres cellules de base, la télomérase est absente ou tourne au ralenti, et la dégradation progressive des télomères les condamne ainsi à terme.

En théorie, une cellule où la télomérase est exprimée à foison serait donc immortelle, puisqu’elle pourrait se diviser indéfiniment sans jamais voir les télomères de ses chromosomes être complètement rongés !

Cette capacité de la télomérase à affranchir nos cellules de leur horloge biologique en fait une porte vers l’immortalité qui inspire autant les chercheurs que le grand public. Ainsi, dans son excellent album de bande-dessinée Une épatante aventure de Jules, T.4 Un départ précipité (sorti en 2006), l’auteur Émile Bravo met en scène le personnage de Virginia Wilkins, généticienne de génie et prix Nobel de médecine, qui propose au héros (Jules donc) de créer un clone immortel, car dopé à la télomérase, de Bidule, son cochon d’Inde mourant. Mais ce que la Dr. Wilkins oublie de préciser, et qui nous sera rappelé avec vigueur par un extra-terrestre énervé (et manifestement biologiste) quelques pages plus loin, c’est qu’il y a une bonne raison à ce que la télomérase joue d’ordinaire profil bas dans nos cellules. Parce qu’une cellule avec une durée de vie limitée, c’est également une cellule qui ne va pas se mettre à proliférer anarchiquement, soit l’inverse d’une cellule cancéreuse.

On a en effet découvert que dans 80 à 90% des cas, les cellules cancéreuses humaines présentent une activité anormalement haute de la télomérase, ce qui leur permet de se multiplier beaucoup plus que leurs voisines saines. Le rétrécissement des télomères lors de la division cellulaire serait alors un mécanisme protecteur contre les cellules qui pourraient sinon pulluler de manière incontrôlée. Plutôt que de chercher à stimuler la télomérase dans nos cellules saines, les recherches médicales actuelles s’orientent donc vers les moyens d’inhiber son activité au sein des tumeurs.

Au final, l’immortalité n’est sans doute pas pour demain, mais les travaux de Blackburn, Greider et Szostak nous ont apporté des informations fondamentales sur le vieillissement cellulaire, et cela leur a valu l’attribution du Prix Nobel de Médecine en 2009 (pour de vrai celui-là).

Pour en savoir plus : La télomérase a aussi été la molécule du mois (Nov. 2018) sur la PDB (en anglais)