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Une protéine mystérieuse transforme l’ADN humain en différentes formes

Les différences entre l’humain ADN et l’ADN des moustiques ne se limite pas à l’arrangement des lettres dans le code génétique. Si vous deviez ouvrir une cellule humaine et une cellule de moustique et scruter le noyau de chacune, vous verriez que leurs chromosomes sont repliés avec un type d’origami génétique radicalement différent. Maintenant, les chercheurs ont compris comment plier un type d’ADN pour prendre la forme de l’autre – essentiellement en faisant s’enrouler l’ADN humain comme celui d’un moustique.

« Dans le noyau humain, les chromosomes sont regroupés dans des paquets bien rangés », a déclaré Claire Hoencamp, doctorante en biologie du cancer à l’Université d’Amsterdam, à 45Secondes.fr lors d’un appel vidéo alors qu’elle froissait une feuille de papier. « Mais dans le noyau du moustique, les chromosomes sont repliés au milieu. » Tout en parlant, elle plia plusieurs feuilles de papier en deux et les disposa comme des livres sur une étagère, les pages tournées vers l’extérieur.

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Hoencamp étudiait la condensine II, une protéine impliquée dans la division cellulaire. Dans une expérience, elle a détruit cette protéine dans une cellule humaine pour observer son effet sur le cycle cellulaire. Comme si par une chorégraphie élaborée, les chromosomes de la cellule résultante se replieraient. Mais il ne s’est pas replié comme l’ADN dans un noyau humain ; au lieu de cela, il s’est transformé en sa meilleure impression des entrailles d’un moustique noyau.

Pendant ce temps, Olga Dudchenko, chercheuse postdoctorale au Center for Genome Architecture de l’Université Baylor au Texas, classait les génomes en fonction des structures 3D formées par leurs chromosomes. En tant que co-directrice d’un projet multi-institutionnel appelé DNA Zoo, elle voyait des modèles distincts.

« Essentiellement, nous pouvons classer les choses en deux architectures de base », a-t-elle déclaré, faisant référence à la nature étroitement enroulée et compartimentée du génome humain par rapport à l’arrangement plus lâche du génome du moustique. Peu importe le nombre d’espèces qu’elle a examinées, chromosomes a pris des variations de deux formes de base.

De manière déconcertante, ses recherches suggèrent que certaines lignées utiliseraient une forme et évolueraient vers la seconde, puis, dans de nombreux cas, évolueraient en arrière. Cependant, elle ne savait pas quelle force, le cas échéant, était à l’origine de ces changements.

En présentant leurs recherches lors d’une conférence en Autriche, les deux équipes se sont rendu compte qu’elles abordaient le même problème sous des angles différents. Essentiellement, Hoencamp avait trouvé une protéine qui replie les chromosomes, et Dudchenko avait repéré l’expérience de Hoencamp se produisant naturellement à travers les échelles de temps évolutives.

Après avoir décidé de collaborer, COVID-19 a frappé. L’accès au laboratoire étant coupé, les collaborateurs se sont tournés vers des simulations informatiques pour mieux comprendre le rôle de la condensine II dans l’organisation nucléaire. Avec l’aide d’un laboratoire de l’Université Rice à Houston, ils ont simulé les effets de la condensine II sur les millions voire les milliards de lettres d’un génome, confirmant ce que Hoencamp avait trouvé lors d’expériences précédentes.

Dans une analyse génétique décrite le 28 mai dans le journal La science, les chercheurs ont examiné 24 espèces et ont découvert que les espèces avec l’arrangement chromosomique le plus lâche avaient une chose en commun : un gène de condensine II rompu.

Les recherches futures viseront à déterminer quel avantage évolutif, le cas échéant, une structure de noyau pourrait avoir sur l’autre. Lorsque les chercheurs ont examiné l’expression des gènes, ils ont découvert que la structure de repliement des chromosomes n’affectait que légèrement l’expression des gènes, ou quelle quantité de chaque protéine était fabriquée par différents gènes. Cette découverte a surpris Hoencamp.

Étant donné le peu de pliage affecté l’expression des gènes, il n’est pas clair pourquoi une espèce plierait son ADN d’une manière ou d’une autre.

Cependant, étant donné que les deux méthodes de pliage se trouvent dans l’arbre évolutif, les effets subtils de chacune pourraient avoir de grandes implications. « Les variations de la structure 3D semblent être une question de réglage fin », a déclaré Dudchenko, certaines fonctions à l’intérieur des organismes. Cependant, ce qui est exactement modifié reste un mystère.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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