Les souvenirs hérités d'un site chromosomique

Publié par Isabelle le 08/07/2021 à 13:00
Source: Université de Genève
Deux équipes de l'UNIGE ont découvert que la localisation d'un site spécifique des chromosomes est transmise entre deux générations, même si la partie de la protéine qui définit initialement ce site est absente dans la descendance.


Un nématode Caenorhabditis elegans entouré de descendants à différents stades (oeufs et larves). © UNIGE

L'hérédité (L’hérédité (du latin hereditas, « ce dont on...) est généralement transmise par les gènes, mais il existe des exceptions à cette règle. Deux équipes de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE) se sont intéressées à l'emplacement des centromères - des sites spécifiques au niveau des chromosomes, essentiels à la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par...) cellulaire. Elles ont découvert que chez le petit ver (Les vers constituent un groupe très hétérogène d'animaux invertébrés...) Caenorhabiditis elegans, la transmission de l'emplacement correct de ces sites chez les descendants n'est pas médiée par les gènes, mais par un mécanisme de mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...) épigénétique. Ces travaux sont à lire dans la revue PLOS Biology.

Les organismes vivants, de l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...) jusqu'au ver microscopique, héritent des traits physiques et parfois comportementaux de leurs parents. Cette transmission de caractères biologiques passe en général par les molécules d'ADN qui sont répliquées à chaque division cellulaire et qui contiennent les gènes. Des caractéristiques peuvent cependant être transmises d'une génération à l'autre sans l'intermédiaire des gènes: il s'agit des phénomènes épigénétiques.

Un organisme transparent pour observer la ségrégation des chromosomes

En s'intéressant à la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque...) physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) des chromosomes dans les deux cellules filles pendant la division cellulaire, des scientifiques de l'UNIGE ont pu identifier un de ces processus épigénétiques. L'équipe de Florian Steiner, professeur au Département de biologie moléculaire (La biologie moléculaire (parfois abrégée bio mol ou BM) est une discipline...) de la Faculté des sciences de l'UNIGE et dernier auteur de ces travaux, étudie les centromères chez le nématode Caenorhabditis elegans. Ces structures particulières au niveau des chromosomes servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) de points d'ancrage à la machinerie responsable de la distribution correcte des chromosomes entre les cellules filles: un défaut dans cette répartition et les cellules filles meurent ou deviennent cancéreuses.

"Étudier ces processus est grandement facilité chez C. elegans, puisque ce petit ver est transparent et permet d'observer en direct les divisions cellulaires et le destin des chromosomes d'une génération à l'autre", s'enthousiasme Reinier Prosée, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Département de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) moléculaire de la Faculté des sciences de l'UNIGE et premier auteur de l'étude.

Une mémoire transmise uniquement à la génération suivante

L'emplacement du centromère au niveau du chromosome (Le chromosome (du grec khroma, couleur et soma, corps, élément) est l'élément...) est défini par une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) à laquelle les biologistes du groupe de Florian Steiner et de Monica Gotta, professeure à la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...) de l'UNIGE, se sont intéressés. Les équipes genevoises ont découvert que la protéine se localise sur le chromosome pour définir le centromère grâce à une région particulière qui lui sert de guide. Ils/elles ont ensuite créé un mutant dont l'ADN est dépourvu du morceau codant pour cette région 'guide' de la protéine.

"La prédiction était que ce mutant ne serait pas viable, puisque la position du centromère ne pourrait pas être définie en l'absence de ce guide de la protéine. Nous pensions que cela conduirait à une distribution incorrecte des chromosomes", explique Florian Steiner. "Et pourtant, nous avons constaté que même en l'absence de cette région 'guide', la protéine tronquée se positionne et fonctionne correctement. Les vers sont donc parfaitement viables!", poursuit Reinier Prosée. Il s'avère qu'une fois que les sites centromériques sont correctement définis chez la mère, cette information est transmise à la génération suivante grâce aux cellules qui 'se souviennent' de l'emplacement correct de ces sites, même en l'absence de la partie du gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...) qui code la région 'guide' de la protéine.

En revanche, la descendance du ver mutant est incapable d'assurer les divisions cellulaires et ne survit pas. En effet, les vers issus du mutant n'ont pas hérité de leur mère des informations concernant la position correcte des sites centromériques. Cette mémoire épigénétique particulière ne dure donc que le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) d'une génération et n'est pas transmise aux suivantes. "A présent, nous allons vérifier nos hypothèses pour expliquer le mécanisme épigénétique par lequel cette mémoire est établie et persiste au cours du développement", conclut Florian Steiner.

Publication:
Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) est publiée dans PLOS Biology, DOI: 10.1371/journal.pbio.3000968

Contacts:
- Reinier Prosée - Assistant au Département de biologie moléculaire - Faculté des sciences, UNIGE - reinier_prosee at hotmail.com
- Florian Steiner - Professeur associé au Département de biologie moléculaire - Faculté des sciences, UNIGE - Florian.Steiner at unige.ch
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