L'expression des gènes est gouvernée par l'organisation spatiale dans le noyau

Paris, 8 juin 2006

Des équipes de l'Institut Pasteur, associées au CNRS, viennent de mettre en évidence un aspect essentiel de la biologie cellulaire et de la régulation génique. Les résultats de ces travaux publiés dans la revue Nature ont été obtenus grâce à l'utilisation combinée de technologies de pointe en microscopie et analyse d'images. Les chercheurs ont pu ainsi observer en temps réel le positionnement d'un gène au cours de son activation et constater qu'il est limité à la périphérie du noyau. Ces travaux ouvrent la voie pour comprendre comment la désorganisation des structures nucléaires pourrait avoir un rôle dans l'apparition d'un certain nombre de pathologies génétiques et de cancers

Des chercheurs de l'Institut Pasteur et du CNRS associés à des équipes de l'Université d'Heidelberg (Allemagne) et l'Université Paris VI ont fait une avancée marquante dans la mise en évidence de régulations liées à l'organisation spatiale et au positionnement des gènes à proximité de l'enveloppe nucléaire. Utilisant comme modèle d'étude la levure S. cerevisae, ils ont pu démontrer que, lors de son activation, la mobilité de ce gène est réduite et contrainte à la périphérie du noyau, là où ont lieu les régulations métaboliques permettant l'expression du gène et le transport de son message génétique(1). Ils ont pour cela utilisé des technologies de pointe associant la microscopie dynamique à très haute résolution et des programmes d'analyse d'images sophistiqués.

De plus, les chercheurs ont identifié les facteurs impliqués dans la modification du positionnement des gènes activés, facteurs qui étaient pour la plupart déjà connus pour leur rôle dans l'activation de gènes. Il apparaît donc clairement que la régulation des gènes est intimement liée à leur positionnement dans l'espace nucléaire, conférant ainsi un rôle régulateur à l'organisation spatiale du noyau.

Combinés aux résultats publiés conjointement par un groupe de recherche de l'Université de Bâle, ces travaux démontrent que la régulation des gènes ne dépend pas uniquement des séquences d'ADN spécifiques et de l'action coordonnée des facteurs qui s'y fixent. Il est désormais établi que l'information génétique est codée et décodée, pour une part importante, en fonction du positionnement et de l'environnement tridimensionnel des gènes. Ainsi, au cours de l'évolution, il semblerait que les cellules soient devenues capables d'utiliser les trois dimensions de l'espace cellulaire et nucléaire comme moyen de coder de l'information biologique. L'espace et l'organisation architecturale du noyau représentent donc un niveau d'information intégré requis pour la transmission et la modification de l'information héréditaire et fonctionnelle.

À la lumière de ces travaux, il apparaît essentiel de réexaminer l'organisation nucléaire sous un nouvel angle. En effet, l'utilisation de l'information codée par l'organisation spatiale et architecturale du noyau pourrait expliquer pourquoi dans plusieurs maladies héréditaires comme les dystrophies, l'intégrité de l'enveloppe nucléaire est compromise. De même, on pourrait trouver là les clefs expliquant pourquoi une distorsion importante de la morphologie et de l'intégrité du noyau est fréquemment visualisée dans des cellules cancéreuses. Les résultats obtenus suggèrent que ces distorsions pourraient en fait être la cause et non pas la conséquence de la transformation cancéreuse de ces cellules.