Parutions
L’interférence ARN, sentinelle du génome
Depuis sa découverte il y a une dizaine d’années, le mécanisme d’interférence ARN (ARNi) ne cesse de surprendre par l’étendue des fonctions qu’il assume au sein des cellules. Au coeur du système de défense antivirale et responsable de l’inhibition intempestive des transgènes chez les plantes, l’ARNi est également un acteur clé du développement des espèces animales et végétales, en permettant le blocage ciblé de la traduction des ARN messagers en protéines. L’équipe menée par Vincent Colot (CNRS/Ecole Normale Supérieure Paris) vient de mettre en évidence chez la plante modèle Arabidopsis (l’arabette des dames) un autre rôle essentiel de l’ARNi, cette fois dans la correction des défauts de marquage des séquences répétées du génome. L’importance de cette découverte, publiée dans l’édition avancée en ligne de la revue Science du 29 janvier, tient au fait que sans marquage spécifique, les séquences répétées deviennent libres de proliférer, mettant en péril l’intégrité du matériel génétique et sa transmission fidèle au travers des générations.
Seuls quelques pour cent de notre génome codent des protéines, le reste étant composé principalement de séquences dites répétées, car présentes en de nombreuses copies. Ces séquences, découvertes initialement chez le maïs par Barbara Mc Clintock, sont soumises à un ensemble complexe de contrôles visant à limiter leur multiplication. De fait, les séquences répétées des génomes de mammifères et de plantes se distinguent des gènes par une méthylation*1 abondante. Des défauts de méthylation de l’ADN conduisent chez ces espèces à toutes sortes de remaniements chromosomiques ainsi qu’à la dérégulation de nombreux gènes situés à proximité des séquences répétées. Ces désordres sont observés notamment dans de nombreux cancers, et peuvent conduire chez les plantes à des « épimutations*2 », transmises de génération en génération.
Les analyses génétiques et moléculaires effectuées aussi bien chez les plantes que les mammifères ont montré une remarquable conservation des mécanismes de méthylation de l’ADN. Cependant, les plantes semblent se distinguer par l’existence d’un processus supplémentaire de méthylation de l’ADN via l’ARNi. La fonction de ce processus est restée jusqu’ici énigmatique, car s’il est responsable de la méthylation des transgènes, l’ARNi ne contribue que très peu à la méthylation des séquences répétées du génome. De fait, les fonctions enzymatiques conservées entre plantes et mammifères suffisent à elle seules à maintenir la quasi-totalité de cette méthylation.
Les travaux de l’équipe de Vincent Colot apportent la réponse à cette énigme. Ils montrent en effet que si l’ARNi ne joue qu’un rôle secondaire dans le maintien de la méthylation des séquences répétées du génome, il est absolument essentiel à son rétablissement dès lors que cette méthylation est compromise. En d’autres termes, l’ARNi assure une fonction de sauvegarde, largement redondante en temps normal, mais déterminante en cas d’effacement par erreur de la méthylation des séquences répétées. La découverte tout récemment chez la souris d’un mécanisme d’ARNi analogue à celui existant chez les plantes et spécifique de la lignée germinale indique que la fonction de sauvegarde décrite chez Arabidopsis pourrait être de portée générale.
Ce travail a été initié au sein de l’Unité de Recherche en Génomique Végétale d’Evry (UMR8184 INRA-CNRS-UEVE) et a également impliqué les équipes d’Olivier Voinnet (IBMP, CNRS UPR 2357, Strasbourg), Patrick Wincker (Génoscope, CEA-Institut de Génomique, Evry) et Manel Esteller (CNIO, Madrid, Espagne).
Figure : Une plante sauvage (à gauche) et une plante (à droite) possédant une épimutation provoquée par une perte irréversible de méthylation. ©F. Teixeira et V. Colot.
*1: Chez de nombreux eucaryotes, les cytosines de la molécule d’ADN sont modifiées principalement au niveau des séquences répétées par l’addition d’un groupement méthyle.
*2: Les épimutations désignent les changements accidentels et héritables d’activité des gènes ou d’autres éléments du génome non déterminés par des changements de la séquence de l’ADN.
En savoir plus
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A role for RNAi in the selective correction of DNA methylation defects.
Felipe Karam Teixeira, Fabiana Heredia, Alexis Sarazin, François Roudier, Martine Boccara, Constance Ciaudo, Corinne Cruaud, Julie Poulain, Maria Berdasco, Mario F. Fraga, Olivier Voinnet, Patrick Wincker, Manel Esteller, Vincent Colot.
Science, published online 29 January 2009 [DOI: 10.1126/science.1165313]
Contact chercheur
Arabidopsis Epigenetics and Epigenomics
UMR 8186 (CNRS/Ecole Normale Supérieure )
Département de Biologie
Ecole Normale Supérieure
46 rue d'Ulm
75230 Paris cedex 05
01 44 32 35 38
Web de l’équipe
http://www.biologie.ens.fr/a2e/
