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Posté par Adrien le Mardi 17/05/2016 à 00:00
Un dialogue entre noyau et cytoplasme nécessaire à l'expression des gènes
L'expression des gènes permet à l'information génétique d'être utilisée pour produire des protéines, éléments essentiels au fonctionnement des cellules. Ce processus se déroule en deux temps: la transcription, qui se produit dans le noyau, et la traduction des gènes en protéines, qui intervient dans le cytoplasme. Jusqu'ici, ces deux étapes étaient considérées comme distinctes. Or, aujourd'hui, des microbiologistes de l'Université de Genève (UNIGE) et du Laboratoire européen de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des...) moléculaire à Heidelberg (Heidelberg est une ville d'Allemagne située dans la vallée du Neckar, au nord-ouest du Land de Bade-Wurtemberg. Le nom de "Heidelberg" provient peut-être de Heidelbeere qui...) (Allemagne) fournissent la preuve que ces deux phases sont intrinsèquement liées. Ils ont démontré qu'un complexe de protéines, appelé Ccr4-Not, joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la bouche et à...) un rôle clé dans l'expression des gènes en agissant comme messager entre le noyau et le cytoplasme de la cellule. Ces résultats, à lire dans la revue Cell Reports, décrivent les mécanismes exacts régissant l'expression des gènes, un processus qui contrôle la vie (La vie est le nom donné :) et la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général, incluant par...) de nos cellules.


Représentation d'une section de la double hélice d'ADN

L'expression des gènes désigne les processus biochimiques permettant à l'information stockée dans nos gènes d'être lue - tel un manuel d'utilisation - pour que la cellule produise les protéines dont elle a besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...) pour fonctionner. Jusqu'ici, on pensait que l'expression des gènes se déroulait en deux étapes distinctes: tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord, à l'intérieur du noyau cellulaire, la transcription, puis, dans le cytoplasme, la traduction des gènes en protéines. Aujourd'hui, des travaux dirigés par la Faculté de médecine de l'UNIGE et le Laboratoire européen de biologie moléculaire montrent que la transcription et la traduction sont intrinsèquement liées et s'influencent l'une l'autre de manière constante. Pour ce faire, la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) à l'intérieur même de la cellule, entre le noyau et le cytoplasme, doit être optimale. Ce dialogue (Le dialogue est une communication entre deux ou plusieurs personnes ou groupes de personnes. Il doit y avoir au minimum un émetteur et un récepteur. Une donnée émise,...) est rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D comportant à la fois...) possible grâce à un complexe de protéines, appelé Ccr4-Not, dont la fonction est de déterminer la capacité globale de la cellule à traduire l'information génétique en protéines.

L'expression des gènes, une voie à double sens

En 2014, la professeure Martine Collart et son équipe à la Faculté de médecine de l'UNIGE avaient découvert de quelle manière le complexe Ccr4-Not, agissant en tant que messager, permettait au cytoplasme de fournir des informations au noyau tout au long de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de traduction des gènes. Aujourd'hui, les scientifiques apportent la preuve que cette communication a lieu dans les deux sens: le noyau utilise également Ccr4-Not pour communiquer avec le cytoplasme pendant l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) du processus d'expression des gènes. En assurant un dialogue constant entre le noyau et le cytoplasme, ce complexe de protéines fait donc en sorte que les niveaux de transcription et de traduction soient corrects. En conséquence, Ccr4-Not est également capable, en cas de défaut dans le processus de transcription, par exemple, de compenser ce manque en augmentant la traduction afin que l'équilibre cellulaire soit maintenu.

Les données scientifiques récentes montrent que les différents niveaux d'expression des gènes sont interconnectés pour former un réseau. Tous les composants de la machinerie cellulaire impliqués dans la production de protéines doivent donc continuellement communiquer entre eux pour que les gènes soient exprimés de manière stable. « Lors de la transcription, qui se passe dans le noyau de la cellule, Ccr4-Not contrôle le niveau de production de la machinerie qui fabrique les protéines dans le cytoplasme. Autrement dit, ce complexe contrôle, dans le noyau, combien de protéines seront produites au total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le...). Nous avons ainsi pu montrer que Ccr4-Not, en connectant le cytoplasme au noyau, est un régulateur global de l'expression des gènes qui agit à toutes les étapes du processus, de la lecture du gène à la production de protéines », explique Martine Collart. Ce complexe constitue donc un élément majeur du fonctionnement cellulaire, qui permet à la cellule de réagir aux événements externes et de garder le contrôle sur sa production de protéines.

« Nous pensions initialement que le noyau était le poste de commandement de la cellule, contrôlant tout ce qui s'y déroulait. Or en 2014, nous avons montré que le noyau pouvait être influencé par le cytoplasme, là où les premiers signaux environnementaux sont détectés. Aujourd'hui, nos travaux mettent en lumière le fait que Ccr4-Not régule également la capacité de traduction de la cellule en s'associant aux ARN messagers, ces molécules qui transmettent l'information génétique de l'ADN au ribosome, en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non...) de la production de protéines. On sait désormais que l'expression des gènes dépend d'un dialogue continu entre le noyau et le cytoplasme et que Ccr4-Not permet d'orchestrer les processus de régulation entre les différentes parties de la cellule, » indique Zoltan Villanyi, premier auteur de cette étude.

Le complexe Ccr4-Not est un régulateur essentiel au développement de tous les embryons ; il est impliqué dans de nombreux mécanismes physiologiques nécessaires à la vie, tels que la fonction cardiaque, la spermatogénèse ou le métabolisme lipidique. Etant donné que ce régulateur contrôle directement l'expression des gènes, toute mutation l'affectant peut avoir des conséquences dramatiques, allant de la mort embryonnaire au développement de cellules cancéreuses plus tard dans la vie, ou encore entraînant diverses défaillances métaboliques. « Maintenant que nous avons précisément identifié les diverses étapes au cours desquelles Ccr4-Not agit sur l'ARN messager, nous pouvons commencer à étudier les cibles liées à des maladies spécifiques », souligne Martine Collart. «Cela ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes cellulaires les plus fondamentaux qui régissent la manière dont nos gènes sont exprimés, ou ne le sont pas.»

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Source: UNIGE - Université de Genève
 
Mercredi 17 Janvier 2018 à 00:00:04 - Vie et Terre - 0 commentaire
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