Le récepteur aux hydrocarbures aromatiques (AHR) est un facteur de transcription dépendant d'un ligand, exprimé largement dans les cellules et tissus humains. Une fois activé, il migre dans le noyau et s'associe à la protéine ARNT pour former un complexe qui reconnaît une séquence d'ADN spécifique, l'élément de réponse aux xénobiotiques (XRE), située dans les régions promotrices de ses gènes cibles, parmi lesquels les membres de la famille du cytochrome P450 1 comme CYP1A1. L'AHR intervient dans le métabolisme des xénobiotiques, la réponse immunitaire ou encore la différenciation cellulaire, et régule la réponse à de nombreux contaminants environnementaux tels que la dioxine ou les hydrocarbures aromatiques polycycliques. Malgré l'importance de cette voie, les études se heurtaient à l'absence de méthode robuste permettant d'évaluer rapidement l'activité transcriptionnelle de l'AHR : les dosages classiques par luciférase imposent en effet de lyser les cellules.
Pour lever cette contrainte, les auteurs ont construit deux nouveaux gènes rapporteurs placés sous le contrôle d'éléments XRE : un rapporteur fluorescent associant la protéine GFP à l'histone H2B (XRE-H2B-eGFP) et une nanoluciférase sécrétée (XRE-pNL1.3[secNluc]). Ces outils ont été validés dans plusieurs types cellulaires : des cytotrophoblastes villeux humains primaires, ainsi que des lignées de fibroblastes embryonnaires murins NIH/3T3 et de cellules placentaires humaines BeWo. Les cellules ont été transfectées puis traitées par un ligand fort de l'AHR, le benzo[a]pyrène (B[a]P), ou par un inhibiteur, le CH223191.
Par rapport aux cellules témoins, une augmentation significative de l'activité de l'AHR a été observée après traitement par 0,5 et/ou 2 µM de B[a]P, et une diminution significative après exposition à 3 µM de CH223191. Ces réponses, mesurées tant par la fluorescence nucléaire que par la nanoluciférase sécrétée, se révèlent dépendantes de la concentration. L'expression de la protéine CYP1A1, suivie en parallèle par immunoblot, a confirmé ce profil avec une induction dose-dépendante sous B[a]P. Les trois types cellulaires n'ont toutefois pas présenté le même degré d'activation sous 2 µM de B[a]P, l'induction atteignant environ 4 fois dans les cytotrophoblastes, 2 fois dans les NIH/3T3 et seulement 1,2 fois dans les BeWo, ce qui suggère une part de spécificité cellulaire. Les auteurs notent par ailleurs une localisation nucléaire de l'AHR et une activation basale, possiblement liées à des ligands endogènes comme la kynurénine ou à des composés présents dans le milieu de culture.
Ces deux systèmes complètent les outils existants tout en offrant des avantages notables : compatibilité avec différents types cellulaires et espèces, et absence de lyse des cellules. La nanoluciférase sécrétée se distingue par sa sensibilité, ne nécessitant qu'un faible volume de surnageant, tandis que le rapporteur fluorescent autorise un suivi en imagerie sur cellules vivantes et une analyse de la cinétique en temps réel. Ces plasmides ouvrent la voie à diverses applications, notamment le criblage de ligands endogènes ou exogènes de l'AHR.