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Illustration: Institut Curie
Les connaissances sur le cœur des cellules, qui contient le matériel génétique, le noyau, ne cessent de progresser. Dans cet espace de quelques micromètres, l'ADN est compacté sous forme de chromosomes. Ces derniers se replient, s'enchevêtrent et s'entremêlent dans le noyau. "Si on y regarde de plus près, tout cela est en fait très organisé, remarque Edith Heard, directrice de l'unité génétique et biologie du développement (CNRS/Inserm/Institut Curie), professeure au Collège de France et partenaire de ce programme. Les chromosomes forment une succession de pelotes dans lesquelles se regroupent plusieurs gènes qui peuvent être ainsi régulés de manière coordonnée." Cette règle d'organisation des chromosomes a été mise en évidence par une technique de biologie moléculaire à haut débit, donc à l'échelle d'une population de cellules. "Les chercheurs rêvent désormais de plonger dans une cellule unique pour voir cette architecture unique et la décrypter au mieux", complète Maxime Dahan, coordinateur de ce programme et directeur de l'unité de recherche physico-chimie Curie (CNRS/Institut Curie).
"Avant tout notre objectif avec ce programme est de créer une communauté de scientifiques étudiant l'organisation du noyau cellulaire pour mettre en commun nos outils d'analyse", note Angela Taddei, partenaire de ce programme, directrice de l'unité de recherche Dynamique du noyau (CNRS/Institut Curie). De cette interdisciplinarité devraient émerger des microscopes innovants offrant la possibilité de suivre en temps réel des molécules au sein d'une cellule et d'observer la dynamique de la chromatine, la fibre composée de l'ADN et des molécules sur lesquelles elles s'enroulent. "L'observation de ces phénomènes à l'échelle d'une cellule unique devrait apporter des réponses sur les niveaux d'organisation du génome, sur la manière dont des facteurs spécifiques se concentrent géographiquement sans qu'il existe de cloisonnement au sein du noyau", s'enthousiasme Maxime Dahan.
Au-delà du développement de microscopes, les scientifiques recherchent des sondes permettant de suivre l'architecture de la chromatine ou encore l'expression des gènes à des moments clé de la vie des cellules. "Autant d'outils qui nous permettront par exemple de suivre les foyers de réparation de l'ADN dans les cellules", précise Angela Taddei. Ce mécanisme au cœur des travaux de son équipe élimine les erreurs survenant dans l'ADN. Sa défaillance laisse la porte ouverte à l'émergence de cellules potentiellement dangereuses pour l'organisme. De nombreux autres mécanismes devraient se révéler sous un jour nouveau aux yeux des chercheurs grâce à ces nouveaux moyens d'observation du monde cellulaire.