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Le méta-ADN : des structures micrométriques à base d’ADN
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Depuis quelques années, généticiens et biochimistes ont développé des méthodes robustes de synthèse de longs brins d’ADN, avec un contrôle parfait de la succession des nucléotides, leurs briques élémentaires. Parallèlement, les spécialistes d’un autre domaine, les sciences des matériaux, découvrent le potentiel de l’ADN : à l’aide de séquences de nucléotides judicieusement choisies, il est possible de former des structures tridimensionnelles nanométriques grâce à des repliements et des nœuds entre les différents brins. Néanmoins, jusqu’à présent, ces structures avaient une taille limitée, de l’ordre de la dizaine de nanomètres, ce qui restreignait les possibilités d’application. Au-delà, il était difficile de contrôler précisément l’architecture des édifices obtenus.
Afin d’obtenir des structures plus grandes, Guangbao Yao, de l’Université Jiao-tong, à Shanghai, et ses collègues, ont mis au point des « méta-ADN », des édifices supramoléculaires qui reproduisent à une échelle micrométrique la même organisation et les mêmes structures que l’ADN, dont ils sont formés.
Les chercheurs tirent parti des propriétés auto-organisatrices de l’ADN : grâce à de nombreuses interactions intermoléculaires, les monobrins ou doubles brins d’ADN s’organisent spontanément en fibres plus massives. Ainsi, en contrôlant ce processus, les chercheurs ont constitué des métabrins : des faisceaux de six doubles hélices d’ADN rendues solidaires grâce à des courtes séquences d’ADN qui s’apparient entre elles. Ces métabrins ont, à leur tour, la capacité de s’apparier entre eux comme le ferait l’ADN, et ainsi de former des méta-doubles hélices, ou des métastructures plus complexes encore.
En modulant localement la composition de ces métabrins, Guangbao Yao et ses collègues ont créé des zones plus flexibles, permettant la formation de coudes dans les structures, ou encore des points de jonction pour réaliser des métanœuds. Ainsi, ils ont synthétisé des méta-ADN qui se replient sur eux-mêmes et dessinent des motifs géométriques, depuis de simples triangles jusqu’à des architectures bien plus complexes, comme des prismes, des doubles pyramides à base pentagonale, ou encore des maillages bidimensionnels.
Outre la prouesse technologique qu’elles représentent, ces microstructures offrent un réel intérêt pour la biologie et pour la science des matériaux. Car, compte tenu de leur taille, des propriétés biologiques et chimiques de l’ADN qui les constitue, et de la variété quasi infinie des structures qui peuvent être obtenues, les scientifiques envisagent d’utiliser des méta-ADN pour de nombreuses applications, en biologie et biophysique, pour étudier les biomatériaux et reproduire des comportements cellulaires, mais également en optoélectronique, pour modifier des propriétés optiques des surfaces, ou enfin comme moteurs moléculaires micrométriques.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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