Processus rapides et conséquences de la photoionisation des G-quadruplex sous UV

Les G-quadruplex sont des structures inhabituelles d’ADN, composées de 4 brins riches en Guanine. Souvent localisés dans l’ADN télomérique en bout de chromosomes, ils sont impliqués dans des fonctions biologiques et sont soupçonnés de l’être dans le vieillissement s’ils sont endommagés. Leur sensibilité à la photoionisation est reliée à leur structure moléculaire et, lorsqu’ils sont exposés aux UV, peut expliquer la formation de certaines formes de cancers cutanés. Les processus résultants de la photoionisation proviennent des électrons éjectés (électrons hydratés) et des radicaux de guanine (G^•+) formés. Dénombrer ces espèces et les suivre dans les temps très courts sont de véritables défis. Pour pouvoir comparer les différents facteurs qui affectent la dynamique réactionnelle des radicaux, notamment la structure quadruplex, nous avons étudié un ensemble de 16 séquences modèles de brins d’ADN et d’ADN génomique, en utilisant la spectroscopie d’absorption transitoire nanoseconde avec excitation laser à 266 nm (figue).

Illustration des échelles temporelles de la photolyse flash nanoseconde pour obtenir les déclins des espèces transitoires issues de la photoionisation de l’ADN. Déclin des électrons hydratés observé à 720 nm (en rouge) et des radicaux adénine (purine, en vert) pour un duplex adénine – thymine (AT)n (noter la différence d’échelle).

Les rendements quantiques d'ionisation (1.5 ± 0.5) × 10^-3 ont été déterminés pour des doubles et simples brins. Pour les G-quadruplex, ils sont de 3 à 10 fois supérieurs. Il semble qu’ils soient très influencés par le type de cation métallique (Na⁺/K⁺) situé dans la cavité centrale ainsi que par la nature (adénine/thymine) et la position des groupes terminaux. Sur ces observations, un mécanisme de photoionisation indirecte a été proposé : une partie des états à transfert de charge formés pendant la relaxation électronique subit une séparation des charges et forme les radicaux déprotonés, identifiés par leur spectre d’absorption. Leur demi-vie est de l’ordre de la milliseconde, ce qui les rendrait disponibles pour des réactions intracellulaires avec d’autres biomolécules. Les électrons hydratés disparaissent de leur côté avec une constante de temps de 0.5 μs, en réagissant avec le tampon phosphate. Leur déclin est plus rapide pour de l’ADN génomique, qui leur offre de multiples sites réactionnels. Ces processus sont le début de l’histoire de la formation d'une lésion.

Contacts : Gérard Baldacchino (LIDYL/DICO).

Analyse des variations morphologiques des faisceaux de fibres de lin par diffaction de Fraunhofer

Alphonse Gogoli (CIMAP/PM2E)

Analyse des variations morphologiques des faisceaux de fibres de lin par diffraction de Fraunhofer

L’utilisation croissante des fibres végétales dans les applications industrielles nécessite une meilleure compréhension de leurs morphologies. Des observations expérimentales ont montré que ces fibres sont caractérisées par une géométrie complexe qui pourrait affecter leur comportement mécanique. En effet, la taille et la forme de la section transversale d’une fibre végétale (fibre unitaire ou faisceaux de fibres unitaires) varient aussi bien longitudinalement dans une fibre donnée que d’un échantillon à l’autre. Dans cette étude, la diffraction de Fraunhofer a été utilisée pour caractériser cette hétérogénéité morphologique des faisceaux de fibres de lin.

a) b) c) : Exemple de reconstruction 3D des contours extérieurs de faisceaux de fibres de lin. d) Photographie d’un faisceau de fibers de lin vrillé.

L’analyse des résultats montre une grande dispersion de l’aire de la section transversale. L’étude des variations morphologiques montre que l’aire de la section transversale varie d’un facteur 3,4 sur une longueur de 75 mm. Il apparaît également que la forme de la section transversale est plutôt elliptique que circulaire et que le facteur de forme de l’ellipse double en moyenne sur 75 mm. De plus, l’apparition de rotations de la section transversale a été démontrée dans le cas de faisceaux de fibres, c’est-à-dire que l’orientation du grand-axe de l’ellipse correspondant à la section transversale peut être différente d’un point à l’autre, provoquant des torsions parfois visibles le long des échantillons (Figure d). Ces différents résultats ont permis de reconstruire l’évolution en 3D du contour extérieur des faisceaux de fibres de lin pour mettre en évidence l’irrégularité de la morphologie (Figures a,b,c). Dans des travaux futurs, en incorporant des fibres unitaires dans les reconstructions 3D, l’utilisation de la méthode des éléments finis pourrait permette de mieux comprendre les relations entre la morphologie complexe des faisceaux de fibres et leur comportement mécanique, en traction notamment.

Contact : Alphonse Gogoli (CIMAP/PM2E).

Sawako Nakamae et ses partenaires du projet européen MAGENTA : « Étoiles de l’Europe »

Sawako Nakamae (SPEC/SPHYNX)

Félicitations à Sawako Nakamae, coordinatrice du projet Européen FET-Proactive MAGENTA et à toute l’équipe du projet, lauréats du trophée « Les Étoiles de l’Europe » 2021. Le projet MAGENTA a porté sur les matériaux thermoélectriques liquides, aux multiples applications dans le domaine des nouvelles énergies. Le « Trophée des Étoiles de l’Europe » du Ministère de la Recherche est un encouragement, adressé à la communauté scientifique française, à participer au nouveau programme cadre de l’Union européenne pour la recherche et l’innovation Horizon Europe (2021 à 2027).