L'extrémité d'un chromosome ressemble à une place de parking devant l'entrée d'un immeuble : il faut l'occuper, sinon la cellule la prendra pour une avarie et se mettra à réparer ce qui n'est pas cassé. Chez la levure, le rôle de gardien du stationnement revient à la protéine Cdc13. Elle reconnaît le télomère, c'est-à-dire la portion terminale du chromosome, et s'y accroche. Mais la manière exacte dont elle procède est longtemps restée mystérieuse : arrive-t-elle d'emblée en couple, comme deux amis dans la même voiture, ou bien seule, occupant la place et guettant son partenaire ?
Pour observer ce processus, les chercheurs ont fixé sur l'ADN télomérique deux marqueurs lumineux qui s'échangent de l'énergie lorsqu'ils sont proches. Quand la protéine se pose sur l'ADN, les marqueurs s'écartent et la lumière change. On a ainsi pu distinguer trois états : la place vide, une protéine sur l'ADN, et deux protéines. Résultat : un premier Cdc13 se fixe sur le télomère, et c'est seulement ensuite qu'un second vient le rejoindre.
Des tests avec des mutants ont confirmé le tableau. Une protéine incapable de s'associer à un partenaire reste seule. Et une protéine incapable de s'agripper à l'ADN ne se fixe pas du tout. Le comptage direct des molécules l'a montré : sur un court segment de télomère, deux protéines au maximum trouvent place, et sur un segment plus long, jusqu'à quatre. De plus, la paire de protéines résiste à une hausse de la concentration de sel, alors que la protéine isolée est emportée.
Cette installation en deux étapes explique comment la cellule distingue une véritable extrémité de chromosome d'une cassure accidentelle. Une protéine seule vérifie rapidement si elle est au bon endroit, et sinon, elle s'en va. Si l'endroit est le bon, une seconde protéine arrive et fige le complexe. C'est un peu comme le travail d'un agent de sécurité : d'abord un employé inspecte les lieux, puis il appelle un collègue pour monter la garde à deux.
Maintenant que l'on sait que le complexe stable est formé de deux protéines, l'étape suivante consiste à en voir la structure à résolution atomique. Cela aidera à comprendre pourquoi il faut précisément deux protéines pour protéger solidement le télomère, et comment d'autres protéines travaillant à proximité influent sur ce processus. Mais d'ores et déjà, on voit que le stationnement à l'extrémité du chromosome est plus astucieux qu'il n'y paraissait : d'abord une, puis deux.
La constante de dissociation du complexe Cdc13-ADN télomérique est d'environ 1 nanomolaire : autrement dit, à une concentration de protéine d'une seule molécule pour un milliard de molécules d'eau, la moitié de l'ADN est déjà liée. À titre de comparaison, la constante de dissociation typique de nombreux enzymes avec leur substrat se situe dans la gamme micromolaire, soit mille fois plus faible.
Non publié sur arXiv. Voici sa page, le PDF et la formalisation : vous pouvez vérifier vous-même, pas seulement lire notre analyse.