Voir l'ADN se déplier et se replier pour activer / désactiver les
gènes est désormais possible
On sait depuis plusieurs années que l'ADN n'est
dans le noyau en général ni des X "2 merguez attachées par le milieu
" ni une pelote d'ADN en vrac dans le noyau . Cf Jump To Science
du 14 novembre 2011 ici
Il y a déjà quelques années on a pu montrer
comment ces boucles d'ADN se déplient et se rapprochent pour
activer certaines zones de notre génome. Il expriment par "4D" la
dimension temporelle en plus de la 3D.
On a maintenant déterminé le mécanisme par lequel l'ADN est déplié
(Dekker, et al. (2023). ici
Dans Science, Elizabeth Pennisi,
résume ainsi ce mouvement de l'ADN
"Chaque noyau de cellule humaine est rempli de 2 mètres d'ADN
enroulés autour de 46 chromosomes, formant un enchevêtrement
semblable à des spaghettis. Ces 'nouilles' sont en mouvement
constant, s'ajustant aux besoins de la cellule, ce qui amène
certains gènes à entrer en contact pour travailler ensemble.
Désormais, des chercheurs ont visualisé cette danse à des
intervalles de 20 minutes, obtenant ainsi un rendu en 4D : ils
peuvent voir comment cette structure en 3D évolue au fil du temps.
Ce faisant, ils ont démontré comment une protéine aide à orchestrer
ces mouvements. En supprimant puis en ajoutant cette protéine,
appelée cohésine, les chercheurs ont observé la disparition puis la
réapparition de boucles d'ADN spécifiques, selon un rapport publié
ce mois-ci dans Cell (Rao, et al. (2017) ici ) .
Mais la cohésine n'affecte en réalité que les boucles qui mettent en
contact des gènes sur le même chromosome. Un second mécanisme,
encore non défini, semble rapprocher des gènes provenant de
différents chromosomes, note l'équipe. Le paysage changeant des
boucles aide les cellules à modifier rapidement les gènes qui sont
actifs. Comprendre cette danse pourrait aider les chercheurs à mieux
comprendre et traiter les maladies génétiques." Traduction de
Pennisi, E. (2017) 
encourage le lecteur à aller vérifier dans
l’article d’origine : ici
Cf " Watch the human genome fold itself in four
dimensions Loops form and disappear to allow genes to interact
Fig 2: Animation du génome humain se
dépliant en quatre dimensions. Des boucles se forment et
disparaissent pour permettre aux gènes d'interagir https://www.youtube.com/watch?v=Q_KdrtsmYoE&t=5s
[img].
Source :Pennisi, E. (2017)
- " Nous suivons le nucléome 4D pendant la perte et la récupération de la cohésion, avec une résolution de 10 kb/20 min
- Après la perte de cohésion, les domaines de boucle disparaissent ; les effets sur la transcription sont modestes
- Pendant la récupération de la cohésion, les domaines de boucle se forment en quelques minutes, ce qui correspond à une extrusion rapide
- Les superamplificateurs forment des boucles, des liens interchromosomiques et des hubs d'ordre supérieur"
"Le génome humain se replie pour créer des milliers d'intervalles, appelés « domaines de contact », qui présentent une fréquence de contact améliorée en eux-mêmes. Les « domaines de boucle » se forment en raison de l'attachement entre deux loci, presque toujours liés par CTCF et la cohésion, situés sur le même chromosome. Les « domaines de compartiment » se forment lorsque des intervalles génomiques avec des marques d'histones similaires se co-ségrégent. Ici, nous explorons les effets de la dégradation de la cohésion. Tous les domaines de boucle sont éliminés, mais ni les domaines de compartiment ni les marques d'histones ne sont affectés. La perte de domaines de boucle n'entraîne pas d'activation ectopique généralisée des gènes, mais affecte une minorité significative de gènes actifs. En particulier, la perte de cohésion entraîne la colocalisation des superamplificateurs, formant des centaines de liens au sein et entre les chromosomes et affectant la régulation des gènes voisins. Nous rétablissons ensuite la cohésion et surveillons la reformation de chaque boucle. Bien que les taux de reformation varient considérablement, de nombreuses boucles de la taille d'un mégabase se sont rétablies en moins d'une heure, ce qui est cohérent avec un modèle où l'extrusion de boucle est rapide." Traduction de Rao, et al. (2017)
encourage le lecteur à aller
vérifier dans l’article d’origine : iciAnimation de l'extrusion
Dekker et al (2023) résument leur article : Les complexes protéiques moteurs sont des assemblages qui utilisent de l'énergie chimique pour effectuer des tâches mécaniques essentielles dans les cellules. Par exemple, la synthase F0F1 produit de l'ATP, les "moteurs" kinésine et myosine se déplacent le long des filaments du cytosquelette, et les polymérases et hélicases se déplacent le long de l'ADN. Récemment, les complexes SMC (maintien structurel des chromosomes) ont été reconnus comme une nouvelle classe de moteurs de translocation de l'ADN. Bien qu'on connaisse leur rôle dans le repliement de l'ADN en chromosomes, leur mécanisme d'action commence seulement à être compris grâce à des études biophysiques, biochimiques et structurelles.Traduction de Dekker, et al. (2023). encourage le lecteur à aller vérifier dans
l’article d’origine : ici
IMG
encourage le lecteur à aller vérifier dans
l’article d’origine : ici
- Dekker, C., Haering, C. H., Peters, J.-M., & Rowland, B. D. (2023). How do molecular motors fold the genome? Science, 382(6671), 646‑648. https://doi.org/10.1126/science.adi8308
-
Pennisi, E. (2017). Watch the human genome fold itself in four dimensions. Science. https://doi.org/10.1126/science.aaq1450
- Rao, S. S. P., Huang, S.-C., Glenn St Hilaire, B., Engreitz, J. M., Perez, E. M., Kieffer-Kwon, K.-R., Sanborn, A. L., Johnstone, S. E., Bascom, G. D., Bochkov, I. D., Huang, X., Shamim, M. S., Shin, J., Turner, D., Ye, Z., Omer, A. D., Robinson, J. T., Schlick, T., Bernstein, B. E., … Aiden, E. L. (2017). Cohesin Loss Eliminates All Loop Domains. Cell, 171(2), 305-320.e24. https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.09.026
