Une équipe commune de recherche dirigée par Sayuri Tsukahara et Tetsuji Kakutani de l’Université de Tokyo a clarifié un mécanisme par lequel les rétrotransposons, des éléments génétiques qui peuvent « sauter autour » des chromosomes et sont des moteurs connus de l’évolution, s’insèrent préférentiellement dans le centromère. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature.
Le centromère est la partie la plus fine du chromosome qui le divise en bras long et court, un peu comme la taille sépare le haut et le bas du corps. Son rôle dans la transmission d’informations via la division cellulaire a été préservé chez les eucaryotes, cellules dotées de noyaux liés à la membrane. Ceci malgré les variations inter- et intraspécifiques substantielles de sa séquence d’ADN, un phénomène appelé « paradoxe du centromère ».
Les chercheurs savent que l’insertion de rétrotransposons dans le centromère a contribué à cette variation et à cette évolution rapide. Cependant, les mécanismes d’insertion ne sont pas connus. Pour combler cette lacune, les chercheurs ont étudié les mécanismes d’insertion des rétrotransposons Tal1 et EVD dans la plante Arabidopsis lyrata, communément appelée cresson lyrate.
« Nous savons depuis longtemps qu’une grande partie du génome eucaryote est constituée de transposons concentrés autour du centromère », explique Tsukahara, le premier auteur. « Cependant, on ne savait pas quels biais leur distribution et quel était leur rôle dans le centromère. L’étude des mécanismes d’intégration des rétrotransposons pourrait révéler comment l’évolution a » « construit » les génomes eucaryotes.
Jusqu’à récemment, il n’existait pas de données de référence sur les centromères pour Arabidopsis et de nombreux autres organismes. Cependant, grâce aux progrès récents en matière de séquençage de l’ADN, de telles données de référence ont enfin pu être collectées, rendant cette étude possible. Les chercheurs ont également utilisé une méthode précédemment développée par certains des co-auteurs de cet article, créée pour détecter les insertions de rétrotransposons avec une grande efficacité (TEd-seq).
En combinant ces deux améliorations techniques, les chercheurs ont pu « lire » les sites d’insertion et cartographier plus précisément les résultats sur la région centromère des données de référence.
« Nous avons été surpris par les résultats de TEd-seq », déclare Tsukahara, « car le rétrotransposon Tal1 et EVD ont montré de forts biais d’intégration. Tal1 s’est intégré dans le centromère, avec presque aucune insertion dans la région du bras chromosomique. D’autre part, EVD s’est intégré dans le bras chromosomique, bien que la MVE soit étroitement liée au rétrotransposon Tal1.
De plus, les chercheurs ont découvert que ces biais d’insertion s’inversaient lorsqu’ils échangeaient une certaine région (région de l’intégrase c-terminale) des deux rétrotransposons. Avec ce signe que la nature a encore bien d’autres tours dans son sac que nous n’apprécions pas encore, Tsukahara décrit les prochaines étapes potentielles de la recherche.
« Nous avons été étonnés par les mécanismes d’intégration sophistiqués des rétrotransposons. Nous aimerions explorer plus en détail les mécanismes d’intégration spécifiques au centromère du rétrotransposon Tal1. Par exemple, nous aimerions identifier les facteurs qui se lient à Tal1 et déterminer s’il existe un biais dans la transmission du centromère contenu dans Tal1 à la progéniture. Cela pourrait conduire à révéler l’impact des insertions de rétrotransposons dans le centromère.
Plus d’informations :
Intégration de rétrotransposons centrophiles via la chromatine CENH3 chez Arabidopsis, Nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-08319-7