L'emballage de l'ADN se réorganise brusquement lors de la division cellulaire

L'ADN dans le noyau cellulaire n'est pas enroulé au hasard. Il s'organise en deux zones : des régions actives où les gènes sont lus (compartiments A) et des régions inactives maintenues fermées (compartiments B). Ces deux zones déterminent ensemble quels gènes sont actifs et lesquels ne le sont pas. Jusqu'ici, on pensait que cette organisation restait assez stable tout au long de la division cellulaire, à l'exception du moment où la cellule se scinde effectivement en deux.

Les chercheurs, qui publient dans eLife, ont mis au point une méthode pour mesurer la structure de la chromatine – la forme sous laquelle l'ADN est condensé avec des protéines – à des moments précis du cycle cellulaire, sans recourir à des agents chimiques perturbateurs. Ils ont combiné un marqueur génétique de l'étape du cycle cellulaire avec une technique cartographiant l'organisation spatiale de l'ensemble du génome (Hi-C), en travaillant sur des cellules souches embryonnaires de souris.

Un changement inattendu au début de la phase S

Les résultats ont surpris. La solidité de l'organisation en compartiments A/B augmente fortement à la transition entre la phase G1 et la phase S, c'est-à-dire au moment où la cellule commence à copier son ADN. Ce renforcement, que les auteurs appellent maturation de la chromatine, ne dépend pas du processus de copie lui-même : même lorsque la synthèse d'ADN est bloquée, la réorganisation a quand même lieu. Les chercheurs décrivent quatre étapes distinctes dans la dynamique de la chromatine : déploiement, maturation, stabilisation et repliement.

Pour la recherche sur la longévité, ce mécanisme est pertinent pour une raison indirecte. L'organisation de la chromatine se modifie avec le vieillissement : des gènes qui devraient rester silencieux s'activent, et inversement. Comprendre comment cette organisation fonctionne normalement et comment elle est régulée est une condition préalable pour saisir ce qui déraille au cours du vieillissement. Ces travaux portent sur des modèles de souris et sur la biologie cellulaire fondamentale ; des conclusions directes sur le vieillissement humain restent prématurées.

La division cellulaire comme fenêtre sur la régulation des gènes

Le fait que la transition G1/S soit un moment clé pour la réorganisation du génome a également des implications pour la recherche sur le cancer. Les cellules cancéreuses se divisent souvent rapidement et de façon anormale : des perturbations de la structure de la chromatine à cette transition pourraient contribuer à une expression aberrante des gènes. Cette étude ajoute un niveau de détail supplémentaire à la compréhension de la façon dont les cellules régulent leur ADN pendant la division.

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