Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Catégories
Techniques
Sciences
Encore plus...
Techno-Science.net
Bons plans et avis Gearbest: Xiaomi Mi Mix2, OnePlus 5T
Code promo Gearbest: réduction, coupon, livraison...
Photo Mystérieuse

Que représente
cette image ?
Posté par Michel le Lundi 23/01/2012 à 00:00
L'organisation 3D des chromosomes très finement cartographiée
En collaboration avec des chercheurs de l'Institut Weizmann en Israël, une équipe de l'Institut de génétique humaine (CNRS) vient de révéler pour la première fois l'architecture tridimensionnelle fine des chromosomes (1): Giacomo Cavalli et ses collègues ont réussi à cartographier à haute résolution (2) les différents contacts existant à l'intérieur et entre les chromosomes. Un défi relevé grâce à une nouvelle approche d'analyse génétique à très haut débit améliorée par l'équipe montpelliéraine. Ces travaux de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) majeurs devraient permettre de mieux comprendre l'impact de l'organisation (Une organisation est) tridimensionnelle des chromosomes sur l'expression du génome (3) et sur la survenue de maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) comme les cancers. Ils ont été publiés dans la version en ligne de la revue Cell du 19 Janvier 2012.

Les chercheurs s'en doutaient depuis quelques années déjà: un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) est plus que la somme de ses gènes ; l'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) de ses chromosomes serait aussi un facteur clé pour le bon fonctionnement de ses cellules. Mais jusqu'ici, une réelle compréhension des principes qui organisent le repliement du génome dans le noyau échappait aux analyses. Et depuis 4 ans, une vingtaine d'équipes dans le monde (Le mot monde peut désigner :) tentaient de mettre au point (Graphie) une technique d'analyse pour étudier ce repliement.

La méthode de l'équipe CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) dérive d'une autre développée par une équipe américaine en 2009. Une technique baptisée « capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de...) de la conformation (En chimie, la conformation d'une molécule est l'arrangement spatial des atomes qui la composent. Les molécules dans lesquelles les atomes sont liés...) des chromosomes» (Hi-C), qui permet de décrire les contacts que chaque région du génome établit avec les autres. Comme la version américaine, la méthode montpelliéraine consiste en trois grands étapes: figer les contacts dans ou entre les chromosomes avec le composé formaldéhyde (4) ; lier les bouts des deux gènes en contact avec la molécule ADN ligase (5), d'origine bactérienne ; et déterminer la séquence de ces deux gènes. Mais Giacomo Cavalli et ses collègues y ont apporté d'importantes améliorations rendant possible l'étude de fragments d'ADN beaucoup plus petits (de quelques centaines de paires de bases, contre des fragments de 5-10 kilobases avant). Ce qui permet de cartographier ces contacts à haute résolution.


Exemple de carte d'interaction tridimensionnelle pour une région génomique d'une taille de 15 Millions de paires de bases (environ un quart d'un chromosome (Le chromosome (du grec khroma, couleur et soma, corps, élément) est l'élément porteur de l'information génétique. Les chromosomes contiennent les gènes et permettent leur distribution...), ici le chromosome 2R). Les cercles entourent des régions très distantes à l'échelle linéaire mais qui établissent des très forts contacts dans les cellules. En haut à gauche de la figure, un encart montre un de ces contacts cartographié à haute résolution et impliquant deux gènes (hbs et sns) réprimés dans les mêmes cellules. Juste à sa droite, un autre encart montre une image de microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à...) où les deux gènes en question ont été colorés en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil...) et en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) et colocalisent à l'intérieur dans 48% des cellules embryonnaires.

La même analyse est montrée dans les encarts à droite pour deux autres gènes (hbs et synj) caractérisés par des contacts beaucoup plus faibles en microscopie ainsi qu'avec la méthode de HiC, malgré le fait qu'ils soient à la même distance linéaire le long du chromosome. Ces cartes, dont on dispose désormais pour l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout »,...) des gènes, permettront d'étudier comment l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) tridimensionnel influence l'activité de chacun des gènes dans des cellules normales ou pathologiques.
© Giacomo Cavalli (CNRS)

Avec cette technique, les chercheurs montpelliérains et leurs collègues israéliens ont analysé le génome de la mouche (Mouche est un nom vernaculaire ambigu en français. Le terme mouche (/muʃ/) provient du mot italien musca, qui désigne de nos jours principalement un genre (Musca) comprenant la...) du vinaigre (Le vinaigre est un liquide acide (pH généralement compris entre 2 et 3), obtenu grâce à l'oxydation de l'éthanol dans le vin, le cidre, la bière et autres boissons fermentées. Le vinaigre commun...) ou drosophile. Un animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe,...) avec un génome quinze fois plus petit que le nôtre. Résultat: l'équipe a pu y identifier… 118 millions de zones de contact ! L'analyse de ces zones leur a permis ensuite d'établir des cartes d'interaction très détaillées.

Ces cartes montrent que les chromosomes sont organisés en domaines contenant un ou plusieurs gènes. Séparés par des régions frontières, ces domaines correspondent soit à des zones activement exprimées (6), soit à des régions inactives.

Grâce aux compétences en mathématiques de l'équipe israélienne de Amos Tanay, les deux équipes ont pu ensuite développer un modèle informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de...) capable de prédire assez fidèlement le repliement réel des chromosomes. Très puissant, cet outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande...) a permis de décrypter les principes fondamentaux qui régissent l'organisation tridimensionnelle du génome. Notamment, il est apparu que les domaines inactifs ont tendance à former des contacts avec d'autres domaines inactifs souvent proches sur le même chromosome, alors que les domaines actifs « contactent » d'autres domaines actifs lointains ou proches et éventuellement sur d'autres chromosomes.

Cruciaux, ces travaux devraient permettre de mieux comprendre les différences de repliement chromosomiques selon les types de cellules (cellules de foie (Le foie est un organe abdominal impair et asymétrique, logé chez l'homme dans l'hypocondre droit, la loge sous-phrénique droite, la partie supérieure du creux...), de muscle (Les muscles sont une forme contractile des tissus des animaux. Ils forment l'un des quatre types majeurs de tissus, les autres étant le tissu épithélial, le tissu conjonctif, le tissu...), nerveuse, etc.) et l'importance de ce repliement dans la survenue de cancers.

Notes:

(1) Supports physiques de l'information génétique, constitué d'ADN. Le noyau de nos cellules en renferme 23 paires.

(2) Quelques centaines de paires de bases.

(3) L'ensemble du matériel génétique d'un individu.

(4) Composé chimique dérivé du formol qui a la faculté d'arrêter toute activité cellulaire et de former des ponts covalents entre protéines et ADN.

(5) Enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et d'accélérer jusqu'à des millions de fois les réactions chimiques du...) qui répare les brins brisés d'ADN.

(6) Zones qui donnent lieu à la production de protéines.



Référence:

Three-dimensional folding and functional organization principles of the Drosophila genome. Giacomo Cavalli et co. Cell online du 19 janvier 2012

Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: CNRS
 
Vendredi 24 Novembre 2017 à 00:00:12 - Energie - 0 commentaire
» Une start-up pour des batteries de plus en plus rapides
Jeudi 23 Novembre 2017 à 00:00:06 - Vie et Terre - 0 commentaire
» Un bon odorat pour une bonne croissance