Sur la table repose une poignée de pièces de même valeur, mais de frappe différente. En pesant la poignée entière, vous n'apprendrez que le poids moyen, pas l'histoire de chaque pièce. C'est un peu ainsi que la spectrométrie de masse couplée à l'échange hydrogène-deutérium (HDX/MS) a longtemps observé les quadruplexes d'ADN : des structures inhabituelles faites de quatre brins de guanine, qui s'empilent comme une pile de crêpes avec des ions potassium entre elles. En solution, elles forment un mélange de conformations de masse identique, et la méthode livrait une cinétique d'échange moyennée, comme si toutes les pièces étaient identiques.
Les auteurs du nouveau travail ont ajouté une troisième dimension : la mobilité ionique (IMS). Cette méthode fait traverser à des ions un tube rempli d'hélium sous l'action d'un champ électrique. Le temps de vol dépend de la forme et de la charge de l'ion : une sphère compacte arrivera plus vite qu'une chaîne déployée, même si leurs masses sont égales. Désormais, chaque conformation reçoit sa propre « adresse » selon le temps de dérive, et l'on peut mesurer la vitesse d'échange de chacune séparément.
Pour la séquence télomérique 23TAG, qui forme deux conformations hybrides, on a réussi à les séparer et à mesurer leurs vitesses individuelles. Il s'est avéré qu'une forme (hybrid-2) se déplie trois fois plus vite que l'autre (hybrid-1) : 1,76 contre 0,57 par minute. Cette différence n'est pas liée à des fluctuations locales, mais à une vitesse différente d'ouverture complète de la structure, comme si une pièce se pliait plus facilement que l'autre.
Le troisième scénario a montré que toutes les différences de forme ne sont pas importantes : pour un quadruplexe monomorphe, on observait deux pics dans la distribution des temps de dérive, mais les vitesses d'échange étaient identiques pour ces deux pics. Cela signifie que les différences sont apparues déjà en phase gazeuse, et non en solution. Un tel contrôle aide à ne pas prendre un artefact pour de la biologie réelle.
Les chercheurs disposent maintenant d'un outil qui trie les pièces moléculaires non seulement par poids, mais aussi par forme et par vitesse d'échange. Cela permet d'explorer la dynamique de chaque conformation de l'ADN, ce qui est important pour concevoir des médicaments ciblant les quadruplexes et pour vérifier la stabilité des oligonucléotides thérapeutiques. La poignée de pièces peut enfin être triée une par une.
Les quadruplexes de guanine peuvent former des structures qui ressemblent à une pile de crêpes : des tétrades plates de guanine s'empilent les unes sur les autres, et entre elles, comme une garniture, se logent des ions potassium.
L'idée de séparer les molécules par leur forme en phase gazeuse rappelle le « trieur » imaginaire d'une nouvelle de Philip K. Dick, où les objets sont classés selon des critères peu évidents. Sauf qu'ici, à la place d'un dispositif fantastique, on trouve un tube de dérive rempli d'hélium.
Non publié sur arXiv. Voici sa page, le PDF et la formalisation : vous pouvez vérifier vous-même, pas seulement lire notre analyse.