De nouvelles méthodes lèvent le voile sur le rôle de la chromatine dans l'expression des gènes
Pour le professeur Bas van Steensel, chef du groupe Chromatin Genomics de l'Institut néerlandais du cancer, le projet CHROMATINPRINCIPLES avait pour objectif d'adopter une perspective plus large. Si la communauté scientifique connaît déjà beaucoup de choses sur les interactions entre les protéines de chromatine, la façon dont elles s'organisent en réseau demeure un mystère. «La chromatine est très complexe, car elle est constituée de centaines de protéines. On comprend mal comment ces protéines travaillent de concert pour former différents types de chromatine. Nous devons également comprendre comment différents types de chromatine contrôlent l'expression des gènes», déclare le professeur van Steensel. En d'autres termes, l'équipe a dû développer de meilleurs outils pour étudier la chromatine et la régulation des gènes. Leurs précédents travaux sur la drosophile avaient déjà apporté certaines informations sur les principaux types de chromatines. L'un d'entre eux s'est avéré être particulièrement intéressant. Il s'agit d'un nouveau type répressif de chromatine qui recouvre près de la moitié du génome de la mouche et est appelé chromatine «noire». Les gènes qu'elle intègre sont inactifs, ce qui suggère que ce type de chromatine contribue à réprimer l'activité de gènes, et elle est plutôt positionnée au bord du noyau (la lamina nucléaire), ce qui indique un rôle dans l'organisation spatiale du génome. En se concentrant sur la chromatine noire, l'équipe espérait mieux comprendre les mécanismes de base qui commandent la division du génome en différents types de chromatine. Certains problèmes techniques rencontrés avec les cellules de Drosophila ont cependant poussé l'équipe à s'intéresser à un type étroitement apparenté de chromatine présent dans les cellules de mammifères, connu sous le nom de domaines associés aux lamines (LAD). «Comme la chromatine noire de la drosophile, on pense que les LAD des mammifères répriment l'activité des gènes, et ils sont également situés au bord du noyau. Nous avons développé de nouvelles méthodes très intéressantes pour visualiser et suivre les LAD dans les cellules, ainsi que pour cartographier à l'échelle du génome les contacts des LAD dans des cellules isolées», déclare le professeur van Steensel. Le projet a développé trois concepts principaux: TRIP, pour intégrer un gène rapporteur pouvant détecter les effets locaux de la chromatine sur tout le génome; SuRE, qui a permis à l'équipe de générer un catalogue de toutes les régions du génome humain qui peuvent réguler l'expression des gènes en l'absence d'un contexte chromatinien; et TIDE, un outil web qui aide les chercheurs à tester l'édition du génome au moyen de la technologie CRISPR. Les résultats ont été exceptionnels: «Nous avons trouvé des preuves convaincantes que les LAD répriment l'activité des gènes», déclare le professeur van Steensel. «Nos différentes approches ont également révélé que les contacts des LAD avec la lamina sont extrêmement dynamiques, et qu'ils subissent un profond remaniement à chaque fois que la cellule se divise. Dans presque toutes les cellules isolées, il existe cependant un sous-ensemble de LAD qui sont ancrés de façon très stable à la lamina. Ils pourraient contribuer à organiser les chromosomes à l'intérieur du noyau. Enfin, nous avons identifié dans les LAD une modification de la chromatine qui favorise les interactions avec la lamina.» Maintenant que le projet est achevé, l'équipe espère que les résultats obtenus contribueront à la compréhension scientifique de la régulation des gènes, et que les nouvelles méthodes qu'elle a développées seront adoptées et adaptées par d'autres laboratoires. En attendant, le professeur van Steensel a obtenu une autre subvention avancée du CER. Son nouvel objectif est de poursuivre l'exploration des interactions du génome avec la lamina nucléaire, et de développer d'autres outils pour manipuler le génome à grande échelle, afin de déterminer comment la séquence de l'ADN commande les interactions avec la lamina nucléaire.
Mots‑clés
CHROMATINPRINCIPLES, chromatine, chromatine noire, noyau, ADN, protéines, expression des gènes, LAD, CRISPR, domaines associés aux lamines
