Une équipe du Laboratoire de Chimie Physique (CNRS/Université Paris-Sud) en partenariat avec l'Université d'Oakland vient d'élucider une des réactions ultrarapides résultant de l'exposition de l'ADN à un rayonnement ionisant, en milieu aqueux. Grâce à une technique sophistiquée alliant impulsion et sonde, les chercheurs ont pu observer qu'un électron libéré par le rayonnement peut, avant de s'hydrater, s'attacher à la base de l'ADN, sans la dissocier et mille fois plus vite qu'un électron hydraté.
Les rayonnements ionisants de grande énergie endommagent l'ADN. Ils libèrent des électrons qui, après avoir perdu leur énergie, entrent en interaction avec l'eau et se solvatent en quelques centaines de femtosecondes (10-15 s). Les réactions de cet électron hydraté avec les bases de l'ADN sont bien connues. Dans ces travaux, les chercheurs se sont intéressés aux réactions ultrarapides de l'électron avant même son hydratation. Pour cela, ils ont mené des expériences sur des solutions aqueuses concentrées d'adénine, de guanine, de cytosine et de thymine, les quatre bases de l'ADN, isolément. Après avoir bombardé la base avec un accélérateur pulsé d'électrons, ils ont observé l'évolution du spectre d'absorption optique. Rapidement, les résultats ont infirmé l'hypothèse de "l'attachement dissociatif" où l'électron aurait cassé la base en s'y attachant. Au contraire, les observations ont montré que l'électron excédentaire, avant hydratation, s'attache sur la base de l'ADN sans la dissocier, pour former un anion, de la même façon que l'électron hydraté mais mille fois plus rapidement. Les chercheurs sont allés jusqu'à préciser que cette réaction de réduction ultrarapide présente une cinétique différente pour les quatre bases.
Une autre série d'expériences a révélé que l'ajout de phosphates dans les solutions freine le processus d'hydratation de l'électron, augmentant le rendement de l'attachement de l'électron sur les bases d'ADN.
Ces repères expérimentaux pourront à l'avenir être intégrés aux modélisations théoriques des réactions des électrons, avant et après hydratation, avec les bases d'ADN.
Référence publication:
Jun Ma, Furong Wang, Sergey A. Denisov, Amitava Adhikary, Mehran Mostafavi
Reactivity of Prehydrated Electrons towards Nucleobases and Nucleotides in Aqueous Solution
Science Advances - Décembre 2017
Contact chercheur:
Mehran Mostafavi, LCP UMR 8000, Université Paris-Sud