Un seul des chromosomes X des cellules féminines est actif. Les scientifiques aimeraient savoir comment la cellule gère cela, en partie pour aider les gens quand les choses tournent mal.
Un seul des chromosomes X des cellules féminines est actif. Les scientifiques aimeraient savoir comment la cellule gère cela, en partie pour aider les gens quand les choses tournent mal.
Vous saviez déjà que les instructions qui maintiennent tout dans la bonne direction dans notre corps sont dans notre ADN. Mais que font réellement ces molécules particulières en escalier en colimaçon dans ce minuscule noyau cellulaire toute la journée ? Même de nombreux scientifiques n'en ont pas la moindre idée. D'autres, comme le groupe de recherche de Hendrik Marks et Henk Stunnenberg à l'Université Radboud de Nimègue, cherchent des réponses en utilisant les toutes dernières techniques.
Sur les deux fois 23 morceaux distincts d'ADN ou de chromosomes dans notre noyau (la moitié héritée de votre père, l'autre moitié de votre mère), le chromosome X est l'une des cibles préférées de ces scientifiques. Il y a quelque chose d'intéressant là-dedans. Comme vous le savez, les hommes n'en ont qu'un (ils ont aussi un chromosome Y beaucoup plus petit, ce qui garantit qu'ils se développent en mâles), tandis que les femmes ont deux chromosomes X dans chaque cellule.
C'est en principe assez problématique, car généralement, plus un certain gène apparaît souvent dans le noyau cellulaire, plus il est lu et traduit en une protéine qui doit effectuer un certain travail dans notre cellule. Mais les femmes n'ont pas du tout besoin d'une double portion des protéines codées par le chromosome X. De plus :une portion supplémentaire de protéines peut vous rendre malade. Pensez au syndrome de Down, causé par une troisième copie du chromosome 21.
Ainsi, les embryons femelles dans toutes leurs cellules dilatent le plus rapidement possible l'un des deux chromosomes X. Nous le savions déjà, mais comment ils le font était un mystère jusqu'à récemment. C'est intéressant cependant, car cette coupure assez drastique peut potentiellement nous en apprendre beaucoup sur le jeu plus subtil de l'activation et de la désactivation des gènes sur d'autres chromosomes. Dans la revue "Genome Biology", Marks et Stunnenberg, ainsi que le groupe de Joost Gribnau de l'Erasmus MC à Rotterdam, ont apporté beaucoup de lumière cette semaine. Curieux de savoir comment ils ont réussi ça.
"Nous avons utilisé une technique bien connue appelée RNA-seq", explique Marks. « Cela permet de savoir exactement quels gènes sont transférés de l'ADN à l'ARN, qui transmet les instructions à l'endroit où de nouvelles protéines sont construites. L'ARN qui apparaît lorsque l'un des deux chromosomes X est désactivé est probablement intéressant. »
Mais comment savoir quel ARN provient de quel chromosome X ? « Nous ne le savions pas auparavant », dit Marks. « Mais nous avons résolu cela, en deux étapes. Dans un premier temps, nous avons utilisé des cellules d'une souris femelle dont les parents appartenaient à différentes sous-espèces. Ils ont des chromosomes X très différents, dont nous pouvons souvent distinguer clairement l'ARN. »
De plus, ils ont saboté le soi-disant gène Tsix dans le chromosome X du même parent. Cela code pour les molécules d'ARN qui tentent d'empêcher un gène concurrent, le gène Xist, de produire de l'ARN qui désactive le chromosome X.
"Si Tsix ne fonctionne pas, Xist a carte blanche, nous savions donc à l'avance quel chromosome X serait désactivé, et nous pouvions comparer avec précision l'activité des deux chromosomes avant, pendant et après l'arrêt", explique Marks. Mais que pouvons-nous apprendre de cela ?
« Tout d'abord, nous avons vu, comme prévu, que les gènes du chromosome X éteint sont transcrits en ARN beaucoup moins souvent que les gènes du chromosome actif, disons :rarement ou jamais. Avec une exception prévisible :le gène Xist qui contrôle l'arrêt."
De plus, il s'est avéré que tous les gènes ne sont pas désactivés en même temps. «Cela se produit progressivement, en plusieurs étapes, et en termes généraux, vous pouvez dire que cela prend plus de temps à mesure que les gènes du chromosome sont éloignés du gène Xist. C'est parce que l'ARN Xist doit voyager plus longtemps avant qu'il ne puisse, avec un complexe de protéines, désactiver ces gènes. »
« Plus loin », cependant, est un terme très relatif dans le noyau cellulaire, car les longs chromosomes ne peuvent pas s'y étendre, mais sont plissés et pliés à l'infini. Des gènes qui semblent éloignés sur le chromosome peuvent donc en pratique se trouver proches les uns des autres.
"Avec une technique relativement nouvelle appelée Hi-C, nous pouvons attacher des parties séparées du chromosome qui sont proches les unes des autres dans le noyau", explique Marks. "Nous avons ensuite coupé le chromosome en morceaux, et nous pouvons voir quelles parties étaient en compagnie les unes des autres."
Cela montre que non seulement la distance sur le chromosome, mais aussi l'emplacement dans le noyau cellulaire jouent un rôle important », explique Marks, « La désactivation du chromosome X prend environ 8 jours et pendant ce temps, les gènes ne deviennent pas graduels, mais inactivé par les « sauts ». (voir schéma)
Schéma. L'inactivation du chromosome X se produit par "sauts"
Ces sauts semblent correspondre à différents domaines, des morceaux d'ADN qui sont enroulés ensemble comme une sorte de nœud. "Il est très probable qu'un certain nombre de troubles liés à une inactivation incorrecte du chromosome X surviennent parce qu'il n'est pas correctement transmis d'un domaine à l'autre", a déclaré Marks. "Nous espérons découvrir pourquoi à l'avenir."
Il aimerait également étudier si un chromosome X élargi peut être réactivé. Cela pourrait aider avec des conditions comme le syndrome de Rett et le syndrome de l'X fragile, où le chromosome X défectueux qui cause la maladie reste actif. "La réactivation du "bon" chromosome X pourrait potentiellement être une solution à de tels troubles."
