Première observation directe d'une transcription génétique
Publié par Isabelle le 11/05/2011 à 00:00
Source: Daniel Baril - Université de Montréal

Cette photo montre le processus de transcription génétique dans des levures unicellulaires. Les zones rouges révèlent les noyaux où la transcription est en train de s'accomplir et les cercles verts montrent le gène à la source de cette transcription.
La transcription d'un 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...) est un processus fort complexe qui vient pour la première fois d'être observé en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel grâce à des équipements très sophistiqués et une méthode de marquage unique. Cette avancée, qui permet de mieux comprendre le processus de transcription génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.), a été réalisée à l'Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey) est un physicien qui fut successivement allemand, puis apatride (1896), suisse (1901), et enfin...) College of Medicine de 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 supérieures). Aux...) Yeshiva, à New York (New York , en anglais New York City (officiellement, City of New York) pour la distinguer de l’État de New York, est la principale ville des États-Unis, elle compte a elle...), par une équipe dont fait partie Daniel Zenklusen, professeur au Département de biochimie de l'Université de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance...). Une partie de ces travaux, dont les résultats étaient publiés dans l'édition du 22 avril de la revue Science, a été effectuée au laboratoire du professeur Zenklusen.

L'exploit tient au fait que l'équipe a pu procéder à 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...) à partir du marquage d'un seul gène dans un organisme unicellulaire vivant, soit une cellule de levure (Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières organiques animales ou végétales. Les levures sont employées pour la fabrication du vin, de la bière, des spiritueux,...). Pour y parvenir, les chercheurs ont inséré des protéines fluorescentes dans le gène, ce qui a permis d'examiner la synthèse de l'ARN messager et de suivre l'expression de la totalité du gène. L'observation a été faite à l'aide de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la...) ultrasensibles initialement conçus pour des instruments d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue...).

"Il est très difficile d'étudier 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...) individuelle dans une cellule vivante parce que le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis...) est trop faible, explique le professeur. Nous avons dû perfectionner la méthode de marquage, qui était déjà très sophistiquée. La levure a été utilisée parce que c'est un organisme qui peut facilement être modifié au moyen de cette technique. Nous avons ciblé le plus long des 6000 gènes de cette cellule afin de pouvoir observer une durée de transcription plus longue."

Plus précisément, les chercheurs ont pu scruter l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de l'ARN polymérase, qui est l'étape enzymatique précédant la formation de l'ARN messager, et chacune des trois phases de la transcription, soit l'initiation, l'élongation et la terminaison.

Fréquence de transcription

Outre l'avancée technologique, cette étude a permis de découvrir que la fréquence de transcription d'un gène est déterminée par un processus très simple, plus simple même que l'imaginaient jusqu'ici les chercheurs. "Plusieurs modèles possibles de régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de la fréquence de transcription ont été proposés, mais nous avons pu voir que, au moins pour certains promoteurs, cette fréquence repose tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) bonnement sur le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de facteurs de transcription présents dans le noyau", précise Daniel Zenklusen.

Un facteur de transcription est une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle...) qui se fixe sur le promoteur du gène, c'est-à-dire la séquence d'ADN précédant le gène et qui en détermine le niveau d'expression. L'initiation de la transcription apparait, selon cette étude, comme un fait aléatoire dépendant du succès des facteurs de transcription à se fixer sur les promoteurs. "Si nous pouvons déterminer le nombre de facteurs de transcription spécifiques d'un gène, nous aurons la fréquence exacte de son expression", affirme le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et...).

Daniel Zenklusen poursuit ses travaux dans ce domaine afin de savoir comment les cellules individuelles régulent l'expression de leurs gènes et si la transcription est identique selon les différents types de promoteurs. "Comparativement aux cellules animales, les promoteurs de la levure sont extrêmement simples. Mais comprendre le mécanisme de base dans un processus simple nous aidera à mieux saisir le même processus dans des conditions plus complexes comme celles des cellules humaines", espère-t-il.

Le chercheur s'intéresse aussi aux phénomènes qui surviennent après la transcription de l'ADN comme le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le...) de l'ARN du noyau vers le cytoplasme. "Les techniques de marquage mises au point (Graphie) dans ces travaux ainsi que les capacités des microscopes modernes nous font entrer dans une nouvelle dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de...) en nous permettant d'observer en temps réel ces processus cellulaires", se réjouit Daniel Zenklusen.

L'étude a été menée sous la direction du Dr Robert Singer, de l'Albert Einstein College of Medicine.
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