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Fait marquant

Phototoxicité : une solution simple pour une exposition complexe



Afin de prendre en compte les synergies et antagonismes dans les réponses de l'ADN aux UVB et UVA, des chercheurs de notre laboratoire se sont inspirés d’une méthode de traitement des données développée pour l’optimisation des combinaisons de médicaments anticancéreux. La modélisation de leurs résultats expérimentaux permettra ainsi d'aborder des études cellulaires.

Publié le 20 décembre 2021
La lumière solaire est constituée d’une infinité de couleurs, c’est-à-dire de photons d’énergie (ou de longueur d’onde) variable. Cette complexité est à prendre en compte lorsque l’on étudie les effets biologiques de l’exposition solaire. Les composants les plus actifs biologiquement dans la lumière solaire atteignant la Terre sont dans la portion ultraviolette : environ 95 % d’UVA, et 5 % d’UVB, les plus énergétiques. Des travaux comparant UVB et UVA ont montré l’importance de ces premiers, efficacement absorbés par les biomolécules. Des études plus précises ont permis de définir des spectres d’action qui rapportent l’intensité des effets d’intérêt sur l’ensemble du spectre solaire en fonction de la longueur d’onde. Cette approche peut être prédictive des effets d’une exposition spécifique. Elle possède cependant un défaut : elle est basée sur un principe d’additivité entre les effets des différentes longueurs d’onde et ne prend pas en compte de possibles synergies ou des antagonismes du fait d’exposition simultanée à plusieurs longueurs d’onde.


Des chercheurs de notre laboratoire ont récemment mis en avant cette problématique qui se retrouve dans divers domaines : immunosuppression, induction du stress oxydant, génotoxicité, mort cellulaire, etc [1]. Pour aller au-delà de ce simple constat, il est nécessaire de quantifier l’amplitude des effets de synergie ou d’antagonisme dans les réponses aux UV. Pour relever ce défi, les chercheurs se sont inspirés d’une méthode de traitement des données initialement développée pour l’optimisation des combinaisons de médicaments anticancéreux.
Pour valider son applicabilité à la photobiologie, les chercheurs de notre laboratoire se sont concentrés sur l’effet combiné des UVB et UVA sur l’ADN [2]. Ce système représente un modèle particulièrement pertinent puisque certains photoproduits (Figure), les dimères cyclobutane, sont produits par les UVB et les UVA de façon additive. Les photoproduits pyrimidine (6-4) pyrimidone (6-4 PP), sont quant à eux générés uniquement par les UVB mais sont convertis en isomère Dewar par les UVA. La combinaison entre UVA et UVB est donc synergique pour l’apparition des Dewars mais antagoniste pour la formation des 6-4 PP. La modélisation des résultats expérimentaux a permis aux chercheurs de quantifier tous ces effets. Une étude à trois longueurs d’onde leur a même permis de démontrer l’importance des UVA de plus faible longueur dans le phénomène de photoisomérisation. Leur travail a également permis d’apporter des compléments à la méthode initiale, comme l’utilisation de nouvelles équations pour la modélisation des données et une approche rigoureuse de l’évaluation des erreurs.
Fort de cette validation, les équipes, soutenues par le Labex Arcane, vont pouvoir aborder des études cellulaires.


Figure : structure chimique des photoproduits induits par les UV solaires dans l’ADN.

L'isomère de valence Dewar doit son nom à un scientifique britannique du XIXe siècle travaillant sur la structure du benzène, et résulte d'une modification (électrocyclisation intramoléculaire 4π photoinduite) du cycle pyrimidone. Les 6-4 PP peuvent donner lieu, par absorption d’un second photon, à un photoproduit connu sous le nom d'isomère de valence de Dewar, ou Dewars, impliqués dans la génotoxicité solaire.

Ce projet est soutenu par le LabEx Arcane, un consortium de scientifiques de l'Université de Grenoble dont l'objectif scientifique commun est la chimie bio-motivée.

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