Fukuoka, Japon - Des chercheurs de l'Université de Kyushu ont réalisé une découverte révolutionnaire concernant la dynamique de l'activité génétique, révélant comment la distance spatiale entre des régions spécifiques de l'ADN influence les poussées d'expression génique. Cette étude, publiée le 6 décembre dans Science Advances, utilise des techniques d'imagerie cellulaire avancées et de modélisation informatique pour éclairer les mécanismes complexes de la régulation génique, ouvrant potentiellement la voie à de nouvelles approches thérapeutiques pour les maladies liées à la dysrégulation de l'expression génique.
L'expression génique est un processus cellulaire vital impliquant la transcription, où l'ADN est converti en ARN, suivi de la traduction en protéines. Une régulation précise de ce processus est cruciale pour la fonction cellulaire et la réponse aux changements environnementaux. Traditionnellement, la transcription génique était considérée comme un processus fluide et continu. Cependant, les avancées technologiques ont révélé que la transcription se produit par courtes poussées imprévisibles.
Le professeur Hiroshi Ochiai, de l'Institut de Bioregulation Médicale de l'Université de Kyushu, explique : "Un gène s'active de manière aléatoire pendant quelques minutes, produisant de grandes quantités d'ARN, avant de s'éteindre brusquement. Ce phénomène, connu sous le nom de poussée transcriptionnelle, est essentiel pour contrôler l'activité génique dans les cellules individuelles, influençant des processus tels que le développement embryonnaire et la progression du cancer."
Les chercheurs se sont concentrés sur les rôles des amplificateurs et des promoteurs - des séquences d'ADN qui régulent la transcription - et leur relation spatiale. Alors que les promoteurs sont adjacents aux gènes, les amplificateurs peuvent être situés loin mais peuvent interagir avec les gènes par le biais du repliement de l'ADN.
En utilisant une technique d'imagerie sophistiquée appelée seq-DNA/RNA-IF-FISH, l'équipe a capturé la dynamique spatiale de l'ADN, de l'ARN et des protéines au sein de cellules souches embryonnaires de souris. Leurs résultats ont indiqué que lorsque le gène Nanog était actif, son amplificateur le plus éloigné était en proximité proche, tandis que l'amplificateur s'éloignait lorsque le gène était inactif.
De plus, l'équipe a utilisé la modélisation informatique pour simuler les interactions de l'ADN, révélant que les gènes actifs connaissaient des interactions prolongées entre les amplificateurs et les promoteurs en raison de la viscosité accrue due à l'accumulation de protéines et d'ARN. Cette viscosité ralentissait le mouvement de l'ADN, permettant des poussées soutenues d'activité génique.
Ochiai a noté : "La modélisation suggère que ces interactions renforcent la poussée transcriptionnelle. La prochaine étape consiste à valider ce mécanisme au sein des cellules vivantes." Cette recherche améliore non seulement la compréhension de la régulation génique, mais promet également de développer des thérapies ciblées pour les troubles génétiques.