CENP-A danse en rosette pour former le centromère
Publié par Adrien le 13/11/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
Dans le cadre d'une collaboration multidisciplinaire, les chercheurs ont visualisé par microscopie optique à super-résolution la structure d'un centromère humain en cours de formation durant la phase G1 du cycle cellulaire. Leurs travaux publiés dans la revue Nature Communications montrent les nucléosomes CENP-A individuels en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour transporter des marchandises),...) de s'organiser sous la forme d'une rosette autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent...) de l'histone chaperone HJURP pour donner naissance au centromère humain, lieu dans la cellule où les chromosomes se regroupent et se préparent pour la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce nombre" est la...) cellulaire. C'est la première fois que des nucléosomes individuels de CENP-A peuvent être directement visualisés par 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...) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) ouvrant ainsi la voie à une étude plus fine de la fonction et de la structure du centromère.


Figure: Visualisation des régions centromériques d'une cellule humaine, avec un marquage coloré afin d'identifier les protéines CENP-A dans le noyau cellulaire. En haut à gauche, co-localisation de CENP-A avec sa chaperone HJURP (en vert), puis image d'un cluster individuel de CENP-A avec sa reconstruction 3D à droite. En bas, détails de clusters de molécules de CENP-A visualisés pour chacune des régions centromériques.
© Leonid Andronov/Bruno Klaholz

Le centromère est une structure spécialisée du génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des molécules d'ARN). Il...) occupant une région précise au sein 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...). Il est généralement visible sous la forme d'une constriction sur le chromosome métaphasique, phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) du cycle cellulaire lors de laquelle la division cellulaire se prépare en plaçant les chromosomes dans le plan équatorial. Le centromère est d'une importance vitale pour la stabilité génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) et des défauts de structure du centromère entraînent une mauvaise ségrégation des chromosomes et une aneuploïdie qui est à l'origine de plusieurs maladies génétiques et de cancers.

L'ADN centromérique d'une cellule est organisé sous forme de chromatine qui reste condensée dans presque toutes les cellules qui composent un organisme. Ces régions sont pauvres en gènes et peuvent induire la répression de l'expression génique de régions adjacentes de manière épigénétique. L'histone centromérique CENP-A, le principal acteur (Un acteur est un artiste qui incarne un personnage dans un film, dans une pièce de théâtre, à la télévision, à la radio, ou même dans des spectacles...) épigénétique dans l'organisation (Une organisation est) des centromères, est déposée sur les centromères au cours de la phase G1 du cycle cellulaire pour servir de plate-forme d'assemblage pour le kinétochore (lieu d'ancrage des chromosomes) lors de la mitose, moment de la division cellulaire. L'histone CENP-A est l'un des facteurs clefs de cette fonction. Son absence empêche toute formation du kinétochore, et sa surexpression et sa localisation erronée entraînent une mauvaise localisation des protéines du kinétochore.

Les chercheurs ont étudié l'organisation 3D de la chromatine centromérique et le mécanisme de déposition de CENP-A tel qu'il se produit in vivo pendant la phase G1 du cycle cellulaire sur des centromères en utilisant une méthode de microscopie optique à super-résolution tridimensionnelle couplée à un marquage spécifique des protéines du centromère. Cette approche a permis de visualiser les nucléosomes individuels de CENP-A et de suivre leur maturation au cours du cycle cellulaire. Les images obtenues, dans une plage (La géomorphologie définit une plage comme une « accumulation sur le bord de mer de matériaux d'une taille allant des sables fins aux blocs ». La plage ne se limite...) de résolution de 15 à 20 nm, montrent une déposition spécifique de CENP-A en G1 par l'histone chaperonne HJURP. Le complexe CENP-A/HJURP présente une organisation très spécifique en forme de rosette avec HJURP au centre entouré de nucléosomes CENP-A. C'est la première fois que des nucléosomes individuels de CENP-A peuvent être directement localisés et visualisés en 3D par microscopie optique.

Pour en savoir plus:
CENP-A nucleosome clusters form rosette-like structures around HJURP during G1.
Andronov L, Ouararhni K, Stoll I, Klaholz BP, Hamiche A.
Nat Commun. 2019 Sep 30;10(1):4436. doi: 10.1038/s41467-019-12383-3.
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