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La nature « fluide » des chromosomes révélée pour la première fois

Une observation qui change la représentation établie de la structure portant les gènes.

Concept artistique d'un chromosome X montrant des molécules d'ADN à l'intérieur.

Chaque cellule humaine saine contient 23 paires de chromosomes, pour un total de 46 chromosomes.

Photo : iStock / vchal

Les chromosomes sont particulièrement fluides, presque liquides, lorsqu’ils ne sont pas en phase de division, montrent les travaux de scientifiques français, qui ont réussi pour la première fois à les manipuler mécaniquement et directement dans des cellules vivantes.

Le corps humain est constitué de milliards de cellules microscopiques au milieu desquelles se trouve un noyau. Celui-ci abrite les chromosomes dans lesquels se trouve l’ADN porteur des gènes où est inscrite l’information génétique d’un individu.

Repères

  • Chaque cellule humaine saine contient 23 paires de chromosomes, pour un total de 46 chromosomes (44 autosomes et 2 chromosomes sexuels).
  • Chaque parent fournit 1 chromosome à chaque paire. Les enfants obtiennent ainsi la moitié de leurs chromosomes de leur mère et la moitié de leur père.
  • Les humains ont deux types de chromosomes sexuels, le X et le Y. Les femelles possèdent deux chromosomes X et les mâles un X et un Y.
  • Un trait (couleur des yeux, des cheveux, maladies, etc.) est une caractéristique déterminée par les gènes.
  • Certains traits peuvent être le résultat de mutations génétiques qui sont héréditaires ou qui sont le produit d’une nouvelle mutation.

Dans des cellules vivantes

Les chercheurs associés à l’Institut Curie, à la Sorbonne Université et au centre français de la recherche scientifique (CNRS) ont réussi à manipuler directement des chromosomes de cellules vivantes. En soumettant les chromosomes à différentes forces, à l’aide d’aimants, ils ont découvert que les chromosomes sont en réalité très fluides, presque liquides, en dehors des phases de division de la cellule, explique le CNRS dans un communiqué.

À ce jour, les chromosomes étaient représentés comme emmêlés, telles des pelotes de laine, et formant une sorte de gel. Les récents travaux publiés dans la revue Science (Nouvelle fenêtre) (en anglais) en donnent une image différente. Ils seraient plutôt fluides, capables de se mouvoir et de se réorganiser librement sans contrainte des autres éléments constituants dans le noyau.

Pour arriver à ce constat, le Dr Antoine Coulon de l’Institut Curie et ses collègues ont fixé des nanoparticules magnétiques à une petite portion de chromosome d’une cellule vivante pour ensuite l’étirer et exercer sur lui différentes intensités de forces, grâce à l’attraction d’un microaimant.

Par cette approche, les équipes sont parvenues, pour la toute première fois dans une cellule vivante, à mesurer la réponse d’un chromosome à des forces extérieures, note le communiqué

Cette expérience a permis de constater que l’échelle des forces naturellement exercées dans le noyau, par exemple par des enzymes répliquant l’ADN, est suffisante pour altérer la conformation du chromosome.

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Une découverte importante

Cette nouvelle connaissance est d’une grande importance puisque, jusqu’à aujourd’hui, notre compréhension des principes physiques qui organisent le génome dans le noyau était limitée par le manque d'outils permettant d'exercer et de mesurer directement des forces sur les chromosomes et de sonder leur nature matérielle.

L’approche mise au point par l’équipe française permet maintenant de le faire. Elle a permis d’observer des déplacements viscoélastiques des chromosomes sur des micromètres, en quelques minutes, en réponse à des forces extérieures.

La technique permet ainsi d’apporter de nouveaux éléments de compréhension sur les processus biologiques, sur la biophysique du chromosome et sur l’organisation du génome. En outre, elle ouvre de nouvelles perspectives de recherche dans des domaines allant de la mécanique des chromosomes aux fonctions du génome.

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