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TopoisomèreDes topoisomères ou isomères topologiques sont des formes distinctes de molécules de structures chimiques identiques mais qui diffèrent par leur forme topologique. Ce terme est principalement utilisé dans le cas de l'ADN, pour distinguer des ADN circulaires de séquence identique, mais qui diffèrent par le nombre d'enlacements, c'est-à-dire le nombre de tours qu'un des deux brins de la double hélice fait autour de l'autre[1].  Nombre d'enlacementsLa conformation la plus fréquente de l'ADN, le duplex en forme B, comporte environ 10,5 paires de bases par tour d'hélice. Lorsque le nombre d'enlacements pour un ADN circulaire (plasmide, chromosome bactérien) correspond à cette valeur, il est dit relâché. Par exemple, pour un plasmide long de 2100 paires de bases, cela correspond à 200 tours d'hélices (2100 / 10,5), soit un nombre d'enlacement de 200. Ce nombre d'enlacements est une constante topologique, liée au fait que chacun des deux brins d'ADN forme un cercle complet, fermé de manière covalente sur lui-même. Différents états de topoisomèresLes topoisomères sont des formes d'ADN circulaires de séquence identique, qui diffèrent uniquement par le nombre d'enlacements. État relâchéL'état relâché est celui ou l'ADN est dans sa configuration canonique avec ~10,5 paires de bases par tour d'hélice. Dans cette conformation, la contrainte sur la double hélice est minimale, c'est la configuration la plus stable. Cette valeur peut varier en fonction de la présence de différentes protéines associées à l'ADN ou de la présence d'agents intercalants. États surenroulésLorsque le nombre d'enlacement est supérieur ou inférieur à la valeur de l'état relâché, on obtient deux types de topoisomères :
Pour relâcher la contrainte liée au surenroulement et ramener localement le nombre de paires de bases par tour aux alentours de la valeur standard ~10,5, l'ADN adopte alors une forme vrillée, en formant une superhélice (hélice formée par le double-brin sur lui-même, en plus de l'hélice formée par un brin autour de l'autre). Lorsque le surenroulement est positif, il forme une superhélice gauche et lorsque le surenroulement est négatif, il forme une superhélice droite.  Le surenroulement négatif est le plus rencontré dans la nature car il permet une réduction de la taille globale de la molécule d'ADN. Le désenroulement le plus courant est de un supertour pour 200 paires de bases. En effet, le surenroulement négatif provoque une contrainte qui induit un enroulement de l'axe de l'hélice d'ADN, qui se vrille alors. Il présente alors deux avantages[1] :
Interconversion des topoisomèresPour modifier la topologie de l'ADN et permettre l'interconversion des différents topoisomères, il est nécessaire de couper puis de suturer au moins un des deux brins. Les enzymes qui permettent de réaliser ces conversions sont des topoisomérases. Les topoisomérases I relâchent le surenroulement de manière passive, en clivant puis en suturant un des deux brins Le surenroulement négatif est créé de manière active chez les bactéries par une enzyme appelée ADN gyrase qui appartient à la famille des topoisomérases II. Notes et références
Voir aussiArticles connexesBibliographie
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