L'ADN est en permanence exposé à des nombreux agents qui menacent son intégrité et par conséquent le bon fonctionnement cellulaire. Il est donc essentiel qu'une surveillance minutieuse soit effectuée, afin de prévenir et limiter les dysfonctionnements cellulaires. Les conséquences d'une mauvaise réparation de l'ADN sont à l'origine de l'apparition de nombreuses pathologies telles que les cancers ou certaines maladies neurodégénératives.

Un déséquilibre entre la formation d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) et les capacités cellulaires antioxydantes entraîne une situation de stress oxydant. Les ROS, produites par le métabolisme cellulaire ou induites par des sources exogènes sont à l'origine de différents types de lésions de l'ADN. Parmi les lésions induites par un stress oxydant, l'oxydation de la guanine en 8-oxoguanine (8-oxoG) est la plus fréquente. La 8-oxoG possède un fort potentiel mutagène (du fait de son appariement préférentiel avec l'adénine au lieu de la cytosine lors de la réplication de l'ADN), et doit être détectée et réparée à temps pour éviter la fixation dans le génome de mutations aux conséquences délétères.

Pour faire face à cette lésion mutagène, la cellule s'appuie sur un système de réparation utilisant l'enzyme ADN glycosylase OGG1. OGG1 détecte et excise la lésion initiant le mécanisme de réparation par excision de base (BER). La lésion étant profondément enfouie dans la double hélice d'ADN, sa détection nécessite une inspection minutieuse des bases par OGG1 via un mécanisme qui n'est que partiellement compris.

Si le fonctionnement d'OGG1 a été largement étudié in vitro et que de nombreuses données structurales sont disponibles, très peu d'études ont été réalisées sur les éléments de régulation de la dynamique de cette enzyme (phase de recherche, de reconnaissance et d'excision de la 8-oxoG) au sein du noyau cellulaire de cellules vivantes. C'est dans ce contexte que des chercheurs de l'iRCM, en collaboration avec  l'Institut Génétique & Développement de Rennes et le Centre de Biophysique Moléculaire (CNRS) ont caractérisé ce processus en associant différentes approches complémentaires allant de l'analyse biochimique de l'interaction entre OGG1 et l'ADN à l'imagerie de cellules vivantes exprimant la protéine OGG1 couplée à un marqueur fluorescent.

La dynamique d'OGG1 a été suivie dans le noyau de cellules humaines en situation basale et après induction de la 8-oxoG par micro-irradiation laser. Cette technique permet l'induction rapide et contrôlée de dommages dans l'ADN, les cinétiques de recrutement et relargage des protéines impliquées pouvant être suivies par quantification de l'intensité de fluorescence dans la zone micro-irradiée en comparaison du reste du noyau.

Il a été observé que la protéine OGG1 échantillonne constamment l'ADN en alternant rapidement entre la diffusion dans le nucléoplasme et de courts passages transitoires sur l'ADN. Les données obtenues ont mis en évidence le rôle essentiel de résidus conservés d'OGG1, au contact de la 8-oxoG ou du brin d'ADN adjacent, dans le processus de détection et prise en charge des lésions. Ainsi, le processus d'échantillonnage est étroitement régulé par le résidu conservé G245 qui est crucial pour établir un contact stable avec l'ADN. La mutation de ce résidu empêche le recrutement de la protéine aux dommages oxydatifs induits par micro-irradiation laser. Cette étude a également permis de montrer que les résidus Y203, N149 et N150, impliqués dans les premiers stades de la recherche de la 8-oxoG, régulent différentiellement l'identification de la lésion et le recrutement de la protéine de réparation sur les lésions oxydatives.

Ces résultats, permettant de mieux comprendre la dynamique de la protéine OGG1 en situation de stress oxydatif dans des cellules vivantes, ont fait l'objet d'une publication dans le journal Nucleic Acids Research.