Décoder l'information spatiale des ARN et de leurs protéines

Publié par Isabelle le 05/10/2021 à 13:00
Source: CNRS INSB

© Robyn Brackin
Il existe un besoin croissant de développer des technologies fournissant des informations quantitatives sur la localisation spatiale des ARN et des protéines à l'échelle de la cellule. Dans cet article, les scientifiques présentent DypFISH, une boîte à outils polyvalente de techniques d'analyse permettant d'interroger les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) d'ARN issues de l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) smFISH, en combinaison (Une combinaison peut être :) avec les données d'immunomarquage des protéines. Ces travaux sont publiés dans la revue Cell Reports Methods.

Déterminer la distribution des molécules au sein d'une cellule est essentiel pour définir finement les états cellulaires et comprendre les processus biologiques pour lesquels la traduction d'ARNs en protéines dépend de la localisation intracellulaire. Pour décrypter ce type de phénomènes, les chercheurs ont mis en place DypFISH, une méthode d'analyse de données de microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) cellulaire de fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que...) (smFISH pour les ARNs et immunofluorescence pour les protéines).

Les progrès réalisés dans le séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des...) des ARN messagers (ARNm) ont permis d'identifier des sous-types cellulaires en fonction de la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de transcrits dans chaque cellule, cependant différents états cellulaires peuvent également se distinguer par la distribution spatiale subcellulaire des ARN et des protéines.

Afin d'établir des modèles de calcul de localisation et d'interdépendance des distributions spatiales et temporelles des ARNs et des protéines, les auteurs ont exploité le micropatterning cellulaire, c'est-à-dire la culture (La Culture est une civilisation pan-galactique inventée par Iain M. Banks au travers de ses...) cellulaire à morphologie contrainte, pour réduire la variabilité intercellulaire. La distribution intracellulaire des molécules a ensuite été caractérisée par des métriques statistiquement rigoureuses, décrivant le clustering (partitionnement de données), la localisation par rapport à des organelles spécifiques ou encore la colocalisation ARNm/protéines. L'outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son...) est disponible sur https://github.com/cbib/dypfish.

Les auteurs ont appliqué DypFISH aux cellules polarisées de fibroblastes de souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant...) micropatternées ainsi qu'à un type cellulaire à morphologie contrainte, les fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se...) musculaires. Cette méthode a pu mettre en évidence des phénomènes de localisation dans l'espace et dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) d'un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) d'ARNs et de protéines liés respectivement aux phénomènes de polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments...) et de la maturation des myocytes.


Les étapes d'analyse des images de microscopie smFISH et IF sont suivies d'analyses statistiques soit (i) pour les images individuelles ou (ii) et (iii) pour des ensembles d'images.
© Anca Savulescu

Pour en savoir plus:
Interrogating RNA and protein spatial subcellular distribution in smFISH data with DypFISH
Anca F. Savulescu, Robyn Brackin, Emmanuel Bouilhol, Benjamin Dartigues, Jonathan H. Warrell, Mafalda R. Pimentel, Nicolas Beaume, Isabela C. Fortunato, Stephane Dallongeville, Mikaël Boulle, Hayssam Soueidan, Fabrice Agou, Jan Schmoranzer, Jean-Christophe Olivo-Marin, Claudio A. Franco, Edgar R. Gomes, Macha Nikolski, Musa M. Mhlanga.
Cell Reports Methods, 13 septembre 2021. https://doi.org/10.1016/j.crmeth.2021.100068

Laboratoire:
Institut de biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu...) et génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...) cellulaire (CNRS/université de Bordeaux) - Equipe "Computational Biology and Bioinformatics" - 1 rue (La rue est un espace de circulation dans la ville qui dessert les logements et les lieux...) Camille Saint Saëns. CS 61390. 33077 Bordeaux cedex.

Contact:
Macha Nikolski - Chercheuse CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de biochimie et génétique cellulaire (CNRS/Université de Bordeaux) - macha.nikolski at u-bordeaux.fr
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