Des chercheurs ont identifié des régions dans l’ADN qui déterminent avec précision le début de la réplication de ce dernier. Une découverte qui pourrait être utile lors de futures recherches portant sur des maladies génétiques.
Cela fait plus de 50 ans que les biologistes étudient la réplication de l’ADN, une étape importante se déroulant juste avant la mitose (division cellulaire). Depuis, de nombreuses protéines intervenant dans la régulation du processus ont été identifiées. La réplication de notre matériel génétique, ainsi que de toutes les molécules impliquées, se procèdent à des intervalles réguliers.
Les scientifiques n’avaient toujours pas élucidé les régulateurs de ce timing précis. Mais à présent, un groupe de biologistes moléculaires de l’Université d’état de Floride a pu, grâce aux progrès de la technologie, découvrir des facteurs importants qui semblent indiquer à l’ADN le moment pour débuter sa réplication.
« C’est un mystère » déclare David Gilbert, professeur en biologie moléculaire. « La réplication semblait résiliente à tout ce que nous essayions de faire pour la perturber. Nous avons décrit le processus en détail, montré qu’il change dans différents types de cellules et qu’il est perturbé par la maladie. Mais jusqu’à présent, nous ne pouvions pas trouver les derniers éléments, les éléments de contrôle, ou les séquences d’ADN qui le contrôlent ».
Dans les cellules, un bon timing pour de nombreux mécanismes est crucial. Mais pour la réplication du matériel génétique, il semblerait que les protéines régulatrices n’y jouent aucun rôle, laissant donc présumer aux chercheurs que l’ADN lui-même contrôle ce timing.
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Pour tenter de déterminer si une ou plusieurs séquences permettaient de mieux comprendre le déroulement de la réplication, Jiao Sima, un doctorant du groupe à Gilbert, a réalisé plus d’une centaine de mutations sur l’ADN de cellules embryonnaires de souris, et plus particulièrement sur des gènes connus pour être impliqués dans la régulation de la réplication… sans succès.
Alors que les chercheurs commençaient à se décourager, une dernière idée leur est venue en tête : ils ont observé avec la plus haute résolution 3D possible, trois régions de l’ADN qui entrent souvent en contact. Avec l’aide de l’outil d’édition génomique CRISPR, ils ont supprimé les trois régions simultanément, et ont constaté une perturbation du timing de la réplication. De plus, la structure tridimensionnelle de l’ADN a été profondément modifiée.
« La suppression de ces éléments a décalé le temps de réplication du segment, du début à la fin du processus », explique Gilbert.
Et concernant le changement engendré de la structure, le doctorant ajoute : « Pour la première fois, nous avons identifié des séquences spécifiques d’ADN dans le génome qui régulent la structure de la chromatine et le moment de la réplication. Ces résultats reflètent un modèle possible des replis de l’ADN dans les cellules et de l’impact de ces modèles de repliement sur le fonctionnement du matériel héréditaire ».
Il n’est pas difficile de déduire qu’une telle découverte pourrait ouvrir d’autres voies de recherche pour la compréhension du fonctionnement de l’ADN et des conséquences d’une mutation dans ces trois régions. Ces dernières pourraient être impliquées dans des maladies complexes, où un changement du timing de réplication en serait l’origine.
« Si vous dupliquez à un endroit et à un moment différents, vous pouvez assembler une structure complètement différente », déclare Gilbert. « De tels changements dans quelque chose de répétitif modifie l’emballage de l’information génétique ».
