l’ADN : 2 merguez attachées par le milieu , un plat de spaghetti, ou une structure organisée pour réguler l’expression ?

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 desintervalles 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)

L’article d’origine dans Cell (Rao, et al. (2017) ici est résumé en quelque mots
« Highlights » 

•  » 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 »

Abstract
« 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 : ici

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Animation 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

Fig 3 : L modèle putatif « reel-and-seal » pour l’extrusion de boucle d’ADN. https://www.youtube.com/watch?v=Q_KdrtsmYoE&t=5s
  IMG

Dekker et al (2023) présentent une fascinante Animation du modèle « reel-and-seal » pour l’extrusion de boucle d’ADN.

Elle est visible dans  Dekker, et al. (2023). encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

(Les membresJump-To-Science peuvent obtenir ces articles…).

Références: