Des chercheurs au Japon ont découvert que le mouvement local de l’ADN à l’intérieur des cellules humaines reste stable tout au long de l’interphase, où la cellule se développe et réplique son ADN pour la division cellulaire. L’étude suggère que ce mouvement d’ADN à l’état d’équilibre permet aux cellules d’effectuer des tâches ménagères dans des environnements similaires pendant l’interphase.
L’équipe, dirigée par le professeur Kazuhiro Maeshima de l’Institut national de génétique, ROIS, a publié ses conclusions le 3 juin dans Avancées scientifiques.
Pour s’adapter à l’intérieur du noyau de la cellule, l’ADN est organisé en chromatine, dans laquelle les brins d’ADN sont enroulés autour de groupes de protéines histones, comme un fil autour d’une bobine, pour former des structures appelées nucléosomes. Les nucléosomes peuvent alors être repliés en structures encore plus compactes et former la chromatine. Des recherches antérieures montrent que la chromatine se balance continuellement dans les cellules vivantes.
Au fur et à mesure que le cycle cellulaire progresse (à savoir les phases G1, S et G2), où l’ADN du génome double et le noyau devient plus gros, l’environnement nucléaire entourant la chromatine change radicalement. Maeshima et ses collègues de l’Institut national de génétique de Mishima, au Japon, ont posé cette question : comment le comportement de la chromatine change-t-il pendant l’interphase ?
Le groupe de Maeshima a utilisé une technique de microscopie optique à haute résolution pour observer le comportement des nucléosomes individuels à l’intérieur des cellules vivantes pendant une très courte période, environ une seconde.
Le mouvement de balancement des nucléosomes individuels (points blancs) est similaire entre les phases G1 (à gauche) et G2 (à droite). Crédit : Shiori Iida et Kazuhiro Maeshima, Institut national de génétique, ROIS
Maeshima et ses collègues ont révélé que le mouvement local de la chromatine reste stable tout au long de l’interphase, bien que l’ADN du génome soit doublé par la réplication de l’ADN et que le noyau se développe. Les chercheurs ont également montré que la croissance nucléaire sans réplication n’affectait pas le mouvement à l’état d’équilibre de la chromatine. Ainsi, le mouvement local de la chromatine est indépendant de ces changements nucléaires pendant l’interphase.
« Il s’agit d’une découverte importante car le mouvement à l’état d’équilibre permet aux cellules de mener leurs routines, telles que la transcription de l’ARN et la réplication de l’ADN, dans des environnements nucléaires similaires », a déclaré le premier auteur Shiori Iida. « Le mouvement local de la chromatine peut régir l’accessibilité de l’ADN génomique pour la recherche de cibles ou le recrutement d’une machine. Le mouvement à l’état stable de la chromatine fournit un système cellulaire robuste dans lequel les fonctions de l’ADN ne sont pas affectées par divers changements nucléaires. »
« Les cellules peuvent modifier de manière transitoire le mouvement de la chromatine à partir de l’état d’équilibre pour effectuer leurs tâches ad hoc en réponse aux dommages à l’ADN, parmi de nombreuses autres tâches », a déclaré Maeshima. Lui et son équipe visent à explorer davantage comment le mouvement de l’ADN est régulé, quelles protéines sont impliquées dans le processus de régulation et comment l’ADN se comporte pendant la division cellulaire. « Notre objectif ultime est de comprendre comment l’ADN génomique humain à l’intérieur de la cellule se comporte pour lire les informations génétiques qu’elle contient », a déclaré Maeshima.
Shiori Iida et al, L’imagerie d’un seul nucléosome révèle un mouvement à l’état d’équilibre de la chromatine interphase dans les cellules humaines vivantes, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abn5626. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn5626
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