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Posté par Adrien le Lundi 28/03/2011 à 12:00
Un code barre unique caractérise l'activité de chaque gène
L'activité des gènes d'un organe est régulée de manière précise, alors que les cellules et les gènes individuels qui le constituent semblent faire leur travail de façon désordonnée. Comment est-ce possible ? Afin de déchiffrer les codes barres de l'activité des gènes de mammifères, deux équipes de l'Arc lémanique, l'une pilotée par Ueli Schibler à l'UNIGE et l'autre par Felix Naef à l'EPFL, ont développé de nouveaux outils biotechnologiques et mathématiques. Les chercheurs ont ainsi pu déterminer en direct comment des gènes individuels sont transcrits à partir de leur matrice d'ADN, dans des cellules distinctes. L'étude, détaillée dans l'édition en ligne du 17 mars 2011 de la revue Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large....), démontre que chaque gène est caractérisé par un mode d'expression spécifique.


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

L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut...) des fonctions cellulaires nécessaires à la vie (La vie est le nom donné :) des mammifères, tels que les humains ou les souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie...), repose sur quelque 25'000 gènes. L'information contenue dans la séquence ADN d'un gène est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord transcrite en une molécule intermédiaire appelée ARN messager (mRNA) qui est, à son tour, traduite en une protéine. Ces dernières sont comparables à des «nano-machines» qui exécutent des fonctions spécifiques.

Les généticiens sont intrigués par le fait que l'activité des gènes d'un organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs fonctions, mais dans ce cas, une fonction est généralement...) est régulée de manière précise, alors qu'il existe une grande variabilité dans l'expression des gènes au niveau des cellules individuelles. «Nous savions que les gènes étaient transcrits durant des poussées d'activité de courte durée, mais sans pouvoir expliquer comment cela s'inscrivait dans le cadre d'une régulation homogène dans son ensemble», explique Ueli Schibler, professeur à l'Université de Genève (UNIGE) et membre du Pôle de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) national Frontiers in Genetics (Genetics (à ne pas confondre avec le Journal of Genetics) est une revue scientifique américaine de génétique, fondée par George Harrison Shull en 1916. Elle est publiée une fois par mois en anglais par...).

Les intervalles silencieux sont tout aussi importants

En collaboration avec le groupe de Felix Naef, professeur à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), les chercheurs ont réussi à mesurer, en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel, comment des gènes individuels sont transcrits à partir de leur matrice d'ADN dans des cellules de peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.) de souris distinctes les unes des autres. Ils ont découvert que la quantité de mRNA produit lors des poussées, la durée des intervalles silencieux, ainsi que les rythmes de transition entre les phases ON et OFF de la transcription sont caractéristiques d'un gène donné. «Cette observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...) concilie le fait que des gènes peuvent être actifs de façon apparemment aléatoire et produire néanmoins une quantité d'ARN messager précise et spécifique lorsque le phénomène est mesuré dans une grande population de cellules», relève Félix Naef, qui est physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces qui les relient. Le mot physicien dérive du grec, qui connaît la...) théorique de formation.

Un exploit biotechnologique et mathématique

Pour obtenir ces résultats, l'équipe a dû développer des méthodes expérimentales innovantes et de nouveaux outils de modélisation mathématique. «Le fait de combiner la microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers...) à bioluminescence ultrasensible au génie génétique nous a permis de suivre la transcription dans une cellule individuelle à une résolution temporelle jamais atteinte», rapporte David Suter, post-doctorant et co-premier auteur de l'article. «Il est très stimulant (Un stimulant est une substance qui augmente l'activité du système nerveux sympathique facilitant ou améliorant certaines fonctions de...) de travailler avec des données aussi précises, car elles nous ont permis de développer de nouveaux algorithmes computationnels pour caractériser de manière exacte les modes de transcription temporels», renchérit Nacho Molina, physicien, et lui aussi co-premier auteur de cette étude. Le concept d'une transcription de gènes sous forme de poussées fait à présent l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et...) d'une attention considérable parmi les biologistes. En effet, l'aspect aléatoire inhérent à ce processus pourrait contribuer de façon significative à la diversité existant entre les cellules.

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Source: UNIGE - Université de Genève