Bien que les 3 mètres d’ADN contenus dans le noyau de nos cellules ressemblent à une pelote de laine emmêlée, le génome est en réalité extrêmement bien structuré et organisé. Mais au-delà de cette simple organisation génomique, des chercheurs ont découvert que la position de l’ADN est également un facteur déterminant dans la dynamique cellulaire.

En effet, des généticiens de l’université de Stanford ont découvert, via une version modifiée de la technologie d’édition génétique CRISPR, que la localisation de l’ADN, et pas seulement l’ordre de ses bases, peut jouer un rôle crucial dans le fonctionnement du génome. Les résultats ont été publiés dans la revue Cell.

Le noyau cellulaire est dynamique, les chromosomes, les nucléoles et les autres composants nucléiques semblant évoluer aléatoirement. Toutefois, au cours des dernières années, les scientifiques ont suggéré que l’ADN à l’intérieur des chromosomes pouvait se déplacer et se repositionner de manière spécifique, conduisant à une altération de l’activité des gènes déplacés. Néanmoins, jusqu’à aujourd’hui, ils ne disposaient d’aucune méthode efficace pour confirmer cette hypothèse.

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Des bioingénieurs et généticiens ont modifié la technique d’édition génétique CRISPR afin de pouvoir déplacer des séquences d’ADN d’un endroit à un autre dans le noyau. Premièrement, ils attachent l’ADN à une protéine qui, lorsqu’elle est sollicitée par l’acide abscissique, une hormone végétale, se lie de manière sélective à une autre protéine présente uniquement à l’emplacement ciblé. La deuxième protéine « accroche » alors l’ADN attachée en la retenant rapidement à l’endroit désiré. Le retrait de l’acide abscissique desserre le lien, libérant l’ADN.

position adn noyau

Sur cette image obtenue par microscopie électronique à balayage, les points rouges correspondent à l’ADN et la zone bleue au noyau. Déplacer l’ADN au sein du noyau influence la dynamique cellulaire au niveau génomique. Crédits : H. Wang et al. 2018

Les chercheurs ont démontré que la technique fonctionnait en déplaçant plusieurs paires de gènes des emplacements centraux (en haut à droite) au bord du noyau (en haut à gauche). Ils ont également utilisé cette technique pour déplacer des segments d’ADN appelés télomères, c’est-à-dire les extrémités des chromosomes impliqués dans le vieillissement. Lorsqu’ils ont déplacé les télomères vers le bord intérieur du noyau, la croissance de la cellule a ralenti, voire s’est même arrêtée.

Mais quand ils ont placé les télomères à proximité des corps de Cajal, les agrégations de protéines et le matériel génétique qui traitent l’ARN, la machinerie cellulaire s’est relancée : la cellule a grandi plus vite et s’est divisée plus tôt que d’habitude. Le positionnement des télomères est donc très important pour la santé et la productivité d’une cellule.

Des chercheurs non impliqués dans l’étude se sont montrés impressionnés par cette nouvelle technique nommée CRISPR-GO (GO signifie « organisation du génome »). En effet, il s’agit d’une nouvelle façon de modifier l’organisation du génome, ce qui pourrait ouvrir la voie à une meilleure compréhension du fonctionnement du noyau et éventuellement à un contrôle plus précis de l’activité des gènes, afin de ralentir le vieillissement ou prévenir les maladies.

Source : Cell

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