Les chromosomes subissent des changements structurels précis au niveau moléculaire au cours des différentes phases de la division cellulaire. Ces changements se produisent à un niveau élevé de précision pour éviter l’instabilité du génome. L’instabilité du génome résultant de chromosomes cassés, manquants ou réarrangés s’est avérée être la cause première de la mort cellulaire, de la cancérogenèse et des troubles congénitaux. L’étude de l’instabilité génomique aide les chercheurs à identifier les causes du cancer et peut conduire à de nouvelles avancées dans leur diagnostic et leur traitement.
Les scientifiques travaillent depuis longtemps pour comprendre le rôle joué par la cohésine lors de la division cellulaire méiotique. Les cohésines sont des protéines importantes pour le maintien de l’intégrité du génome car elles assurent une ségrégation fidèle des chromosomes en maintenant ensemble les chromatides sœurs pendant la méiose. Maintenant, dans une nouvelle étude menée par des scientifiques dirigés par le professeur Keun P. Kim de l’Université Chung-Ang, en Corée du Sud, des cellules souches embryonnaires (CSE) ont été étudiées pour comprendre si le complexe de cohésine spécifique à la méiose joue un rôle actif lors de la division cellulaire mitotique. , qui est responsable de la croissance et du développement de toutes les cellules. Leurs conclusions ont été publiées en ligne le 3 mars 2022 dans Biologie du génome.
Les ESC présentent une pluripotence ou le potentiel de se différencier en tous les types de cellules du corps, et ont également une capacité illimitée d’auto-renouvellement et une tolérance élevée au stress des dommages à l’ADN. « Cependant, nous savons peu de choses sur la façon dont les ESC maintiennent l’intégrité du génome et font face aux anomalies chromosomiques et aux contraintes de réplication qui peuvent survenir lors de la prolifération et de la différenciation cellulaire », explique le professeur Kim. Pour combler ce manque de connaissances, l’équipe a identifié deux facteurs de cohésine, REC8 et STAG3, qui sont spécifiquement exprimés dans les CSE. Ils ont étudié la possible contribution de ces composants méiotiques lors des divisions cellulaires mitotiques qui sont étroitement liées à la structure et à l’organisation des chromosomes dans les CSE.
Sur la base des informations existantes sur les cohésines méiotiques, l’équipe a utilisé des ESC dérivés de souris pour analyser le schéma d’expression des composants de la cohésine mitotique. Des analyses 3D-SIM (Structured Illumination Microscopy) et fonctionnelles haute résolution ont été utilisées pour comprendre comment REC8 et STAG3 ont contribué à la structure chromosomique et à la fonction cellulaire dans les divisions mitotiques. L’équipe a découvert que si la quantité de protéines de cohésine dans la cellule est supprimée, les chromosomes présentent un compactage sévère, entraînant leur non-séparation précoce, conduisant finalement à un génome instable. Pour prévenir cette crise, il est nécessaire de maintenir des niveaux adéquats des facteurs de cohésine REC8 et STAG3, qui assurent la stabilisation chromosomique et une cohésion adéquate des chromatides soeurs pendant le cycle cellulaire des CSE.
Cette étude prouve que la morphogenèse et l’interaction chromosomique dépendent de la présence ou de l’absence de facteurs de cohésine mitotique et méiotique. Les résultats fournissent une meilleure compréhension du processus de cohésion des chromatides et de formation des chromosomes dans les chromosomes ESC mitotiques. Commentant les applications de leur étude, le professeur Kim conclut : « Le but de notre étude était de fournir une réponse sur la façon dont le complexe cohésine et d’autres facteurs de régulation sont impliqués dans la formation du chromosome et le maintien de l’intégrité génomique. Nous pensons que cela sera utile dans la recherche des mécanismes et des méthodes de traitement de maladies telles que le cancer, l’infertilité et les maladies chromosomiques telles que le syndrome de Down. »
Eui-Hwan Choi et al, les complexes de cohésine spécifiques à la méiose présentent des rôles essentiels et distincts dans les chromosomes des cellules souches embryonnaires mitotiques, Biologie du génome (2022). DOI : 10.1186/s13059-022-02632-y
Fourni par l’Université Chung Ang