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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 (Le terme d'activité peut désigner une profession.) 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...), démontre que chaque gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide ribonucléique (ARN) fonctionnel. On peut également...) 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 être comprise comme un...) 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...), 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 (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite...) intermédiaire appelée ARN messager (mRNA) qui est, à son tour, traduite en une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons...). 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...) 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 (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) homogène dans son ensemble", explique Ueli Schibler, professeur à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) 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 désigne également...) 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...).

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 (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière...) 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 d’enquête et...) 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...) théorique de formation.

Un exploit biotechnologique et mathématique

Pour obtenir ces résultats, l'équipe a dû développer des méthodes expérimentales (Une des bases de la démarche scientifique est l'expérimentation, c'est-à-dire le recueil de données sur le domaine d'étude, et la confrontation du...) 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 le microscope. La microscopie permet de rendre visible des éléments invisibles à l'œil nu, soit par leur...) à bioluminescence ultrasensible au génie génétique (Le génie génétique (ou ingénierie génétique) est un ensemble de techniques, faisant partie de la biologie moléculaire et ayant pour objet...) 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 (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) 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 qui peut être désigné...) 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