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13 LES INHIBITEURS DE TOPO-ISOMÉRASES

hyperthennophile Su/folobus shibatae (BERGERAr et al., 1997), est assez différente des trois
autres types et a perrnis de diviser le type Il en deux sous-types IIA et 118 (CHAMPOUX, 2001).
3. STRUCTURE
La structure des enzymes de type topo-isomérase I est principalement monomérique et
de masse moléculaire d'environ 100 kDa. Des formes monomériques et hétérodimé-
riques ont été remarquées au sein de la sous-famille IA.
Les enzymes de type Il sont multimériques, de masse moléculaire répartie entre 300 et
400 kDa et comprennent deux sites actifs synchrones. Il a été trouvé, chez les Vertébrés,
deux isoformes appelés topo-isomérase a et B (DRAKE et al., 1987 et 1989), ce qui n'a
jamais été retrouvé dans les cellules eucaryotes peu évoluées de drosophile ou de levure.
Les séquences de chacune des deux isoforrnes présentent 70 % d'homologie. L'isoforme
a correspond à la première topo-isomérase de type Il isolée chez les mammifères. Le rôle
cellulaire des deux isoforrnes a et B est vraisemblablement différent. Alors que les concen-
trations de l'isoforme B sont relativement constantes dans tous les stades de développe-
ment de la cellule, celles de l'isoforrne a sont très fortement associées à la période de
croissance cellulaire (elles augmentent de2à 3 fois durant la phase G2/M). II semble donc
que la forme B soit chargée des tâches cellulaires courantes et la forrne a de la séparation
des chromosomes-fils résultant du processus de la réplication. Toutefois une définition
claire des rôles physiologiques de ces deux isoforrnes reste encore à préciser.
4. MÉCANISME D'ACTION
Les topo-isomérases sont des enzymes ubiquistes et essentielles à la résolution des pro-
blèmes topologiques accompagnant la réplication, la transcription, l'assemblage de la
chromatine, la recombinaison et la séparation des chromosomes. Elles sont donc chargées
de maîtriser les phénomènes de sous ou surenroulement du matériel nucléique (schéma 2)
et le réalisent en créant une ou deux coupures temporaires d'une fonction ester au niveau
d'enchaînements sucre-phosphate. Ces enzymes reconnaissent le matériel nucléique et
en assurent la coupure sur des sites spécifiques (CAPRANICO et BINASCHI, 1998).
• Les enzymes appartenant au type I sont capables de couper un des deux brins
d'ADN durant la réaction catalytique (POMMIER et al., 1998). Elles diminuent le surenrou-
lement d'un tour par cycle de réaction (schéma 3).
Les deux sous-familles (IA et IB) ne sont pas homologues et diffèrent au niveau du
type d'adduit qu'elles forment. Les membres de la sous-famille IA réalisent, au moment
de la catalyse, une liaison covalente en 5' de l'ADN et ceux de la sous-famille 18 forrnent
la liaison covalente en 3' (schéma 4).
En 1998, REHINDO a mis en évidence, sur un modèle de la sous-famille IB, tous les
éléments structuraux de l'enzyme entrant en contact avec I'ADN (RDNHo et al., 1998) et
les différents aminoacides qui participent à la réaction catalytique de rupture et rellgation
du monobrin. Une autre étude cristallographique similaire a précisé ces interactions avec
une topo-isomérase de la sous-famille IA (MONDRAGON et al., 1999). L'étude d'un co-
cristal de topo-isomérase Ill complexée avec un oligonucléotide à huit bases a permis
de préciser les changements conformationnels accompagnant la liaison de !'ADN et le
mécanisme catalytique (CHANGEA et al., 2001).
Pour les topo-isomérases de type 1, le cycle catalytique peut être divisé en 4 étapes :
- liaison de l'enzyme à l'ADN: les enzymes des cellules eucaryotes se lient exclusive-
ment à deux brins d'ADN, ce qui n'est pas le cas de la topo-isomérase Id'E. coli (un
seul brin suffit). Cette liaison nécessite au moins vingt paires de bases ;