Telomere

Les télomères sont des régions de séquences nucléotidiques répétitives associées à des protéines spécialisées aux extrémités des chromosomes linéaires. Il s'agit d'une caractéristique génétique répandue, principalement chez les eucaryotes, qui protège les régions terminales de l'ADN chromosomique d'une dégradation progressive et garantit l'intégrité des chromosomes linéaires en empêchant les systèmes de réparation de l'ADN de confondre les extrémités du brin d'ADN avec une cassure double brin.

L'existence d'une structure spéciale aux extrémités des chromosomes a été proposée indépendamment à la fin des années 1930 par Hermann Joseph Muller, qui étudiait les mouches drosophiles, et Barbara McClintock, qui travaillait sur le maïs. Muller a inventé le terme « télomère » à partir des mots grecs signifiant « fin » et « partie », en se basant sur son hypothèse qu'un gène terminal avait pour fonction de sceller les extrémités brisées des chromosomes.

Au début des années 1970, le théoricien soviétique Alexeï Olovnikov a reconnu que les chromosomes ne pouvaient pas répliquer complètement leurs extrémités, un problème connu sous le nom de « problème de réplication des extrémités ». Il a suggéré que des séquences d'ADN sont perdues à chaque réplication cellulaire jusqu'à ce qu'une perte critique arrête la division. Sa théorie de la marginotomie proposait que l'ADN télomérique est constitué de répétitions en tandem qui agissent comme un tampon déterminant le nombre de divisions qu'un clone cellulaire peut subir.

Il a également prédit qu'une ADN polymérase spécialisée pourrait allonger les télomères dans les tissus immortels comme la lignée germinale, les cellules cancéreuses et les cellules souches. Au milieu des années 1970, Elizabeth Blackburn a découvert que les télomères sont constitués de simples séquences d'ADN répétées. Plus tard, Blackburn, Carol Greider et Jack Szostak ont reçu le prix Nobel 2009 pour avoir découvert comment les chromosomes sont protégés par les télomères et l'enzyme télomérase.

Le problème de réplication des extrémités survient parce que l'ADN polymérase ne peut synthétiser l'ADN que dans une seule direction et nécessite une amorce. Sur le brin retardé, la dernière amorce n'est pas placée à l'extrémité même du modèle, laissant une partie non répliquée, ce qui raccourcit le chromosome d'environ 50 à 100 paires de bases par division dans les cellules humaines cultivées. Les télomères sont des séquences répétitives non codantes qui protègent les séquences codantes de cette dégradation.

Ce problème est exclusif aux chromosomes linéaires ; la plupart des procaryotes avec des chromosomes circulaires n'ont pas de télomères, bien que certaines bactéries avec des chromosomes linéaires possèdent des télomères structurellement différents, comme des extrémités liées à des protéines ou des boucles en épingle à cheveux. À l'extrémité 3' d'un télomère, une surplomb simple brin peut envahir la double hélice.