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Une nouvelle pièce dans le puzzle de l'expression génique

 

La découverte des mécanismes qui sous-tendent l'expression des gènes est fondamentale à la compréhension des mécanismes de division cellulaire, de développement ou de formation de cancers. Un nouveau processus qui régule directement l'expression des gènes vient d'être identifié par l'équipe de Robert Schneider à l'Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (CNRS/Inserm/Université de Strasbourg) et de Raphael Margueron au laboratoire Génétique et biologie du développement (CNRS/Inserm/Institut Curie). Ce travail a été publié dans la revue Cell, en association avec des chercheurs suisses, singapouriens et allemands.

 

Au sein d'un même organisme, toutes les cellules ont le même patrimoine génétique mais ne présentent pas pour autant la même apparence. Les neurones sont par exemple très différentes des cellules musculaires ou des cellules osseuses. Ces différences morphologiques peuvent s'expliquer par le fait que certains gènes sont exprimés spécifiquement dans un type de cellules et pas dans d'autres. Depuis de nombreuses années, la communauté scientifique s'attache à comprendre les phénomènes dits de modification épigénétique impliqués dans la régulation de l'expression génétique. Les modifications épigénétiques n'altèrent aucunement la séquence d'ADN. Elles correspondent à l'ajout de petits groupements chimiques sur l'ADN ou les protéines qui le structurent et qui permettent de contrôler l'état de condensation du matériel génétique.

Au cours de la vie d'une cellule, l'ADN se retrouve sous différents états de condensation. Les chromosomes mitotiques sont notamment la manifestation du niveau de compaction le plus élevé de la chromatine. Fondamentales au processus de compaction de l'ADN, les protéines histones structurent notre matériel génétique, en permettant à la molécule d'ADN de s'enrouler autour d'elles. Les principaux sites de modifications épigénétiques connus à ce jour se localisent au niveau de la queue des histones. L'ajout ou la suppression de petits groupes chimiques, tels que les groupes acétyles ou méthyles, peuvent modifier la compaction de l'ADN et ainsi donner une indication du niveau de l'expression génétique.

Dans l'article de Cell, les chercheurs ont révélé que l'addition d'un seul groupement acétyle sur la lysine 122 du domaine globulaire de l'histone H3 a un effet direct sur l'expression génétique. Cet ajout entraîne une diminution de l'interaction entre la protéine et l'ADN, aboutissant à leur expulsion de la structure condensée. La portion d'ADN ainsi dénudée devient accessible aux protéines qui effectuent la transcription, entraînant une augmentation de l'expression du gène situé à cet endroit.

Pour la première fois, cette étude démontre un lien direct entre une modification des histones portant sur un acide aminé spécifique et l'activité transcriptionnelle. Ce résultat suggère que la modification des histones joue un rôle crucial dans le contrôle de l'expression des gènes plutôt que d'être un sous-produit de la transcription. La prochaine étape pour les chercheurs sera de découvrir quels sont les mécanismes complexes qui régissent l'acétylation de la lysine 122. En ouvrant de nouvelles perspectives sur le fonctionnement des modifications épigénétiques, cette étude contribue à une meilleure compréhension des mécanismes de régulation de l'expression génétique chez les individus sains, mais également dans un contexte pathologique tel que le cancer.

 

Figure : L'addition d'un groupement acétyle au niveau de la lysine 122 de l'histone H3 affecte l'interaction de cette protéine avec l'ADN, favorisant ainsi son expulsion de la fibre. L'espace libéré sur l'ADN permet l'arrimage des protéines de la transcription et l'expression du gène localisé à cet endroit de la fibre. © Cell (2013)

 

En savoir plus

• Regulation of transcription through acetylation of H3K122 on the lateral surface of the histone octamer, Philipp Tropberger, Sebastian Pott, Claudia Keller, Kinga Kamieniarz, Matthieu Caron, Florian Richter, Guohong Li, Gerhard Mittler, Edison Liu, Marc Bühler, Raphael Margueron, Robert Schneider, Cell (2013), 152(4):859-872, doi:10.1016/j.cell.2013.01.032.

 

Contact chercheur

• Robert Schneider
  Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC)
  UMR7104 CNRS/Inserm/Université de Strasbourg
  1 Rue Laurent Fries - BP 10142
  67404 Illkirch Cedex