Découverte d'un pionnier qui ouvre le génome
Notre gĂ©nome contient toute l’information pour former un ĂŞtre humain complet. Bien que cette information, contenu dans l’ADN, s’allonge sur un Ă deux mètres, elle parvient Ă entrer dans une cellule Ă peu près 100Ěýfois plus petite qu’un pois vert! Pour ce faire, le gĂ©nome doit ĂŞtre compactĂ©.
L’équipe de Jacques Drouin, chercheur Ă l’Institut de recherches cliniques de MontrĂ©al (IRCM) et professeur aux facultĂ©s de mĂ©decine de l’UniversitĂ© de MontrĂ©al et de l’UniversitĂ© Ă山ǿĽé, vient de trouver une clĂ© qui permet d’ouvrir certaines parties du gĂ©nome compactĂ©. RĂ©cemment parue dans la revue Nature Genetics, la dĂ©couverte de cette clĂ©, un «facteur pionnier», permet de mieux comprendre comment se fait cette ouverture. Comme un archĂ©ologue qui dĂ©couvre une civilisation jusqu’alors inconnue et ainsi rĂ©vèle une toute nouvelle culture, ce facteur pionnier donne accès Ă des parties du gĂ©nome inaccessibles Ă cause de sa compaction.
Il Ă©tait une fois deux cellules
Notre vie dĂ©bute par la rencontre de deux cellules, soit l’ovule et le spermatozoĂŻde. Ă€ elle seule, cette paire engendre une variĂ©tĂ© de «descendants» qui ont des fonctions et des propriĂ©tĂ©s qui diffèrent des siennes: on dĂ©nombre environ 200Ěýtypes de cellules chez l’humain. Comment expliquer cette diversitĂ©? La rĂ©ponse rĂ©side dans nos gènes.
Si l’ADN était un livre, chaque gène constituerait une page d’information. Lors de la formation de nouvelles cellules, une armée de traducteurs, qu’on appelle «facteurs de transcription», s’active. Chacun d’eux reproduit des pages bien précises du recueil à divers moments de notre développement. C’est grâce à ces «assemblages de feuilles» qu’une cellule se différencie, c’est-à -dire qu’elle exprime une identité propre et différente des autres cellules.
C’est ce qui explique qu’une cellule de notre foie et celle du bout de notre orteil ont le même ancêtre», illustre Jacques Drouin, directeur de l’unité de recherche en génétique moléculaire de l’IRCM.
Pour s’acquitter de leur mission, les facteurs de transcription doivent avoir accès au bon gène au bon moment. Or, seule la partie décompactée du génome est accessible aux facteurs de transcription. Il faut donc «ouvrir» d’autres parties du génome pour produire des cellules différentes. Mais comment y arriver?
La clé
C’est là que sont intervenus Jacques Drouin et son étudiant au doctorat Alexandre Mayran, qui ont examiné deux types de cellules de l’hypophyse.
«Les deux types de cellules semblaient avoir recours aux mêmes facteurs de transcription pour se former, et ce, jusqu’à la toute dernière étape. En théorie, elles auraient dû être identiques, relate le professeur Drouin. Pourtant, elles ont des fonctions complètement distinctes et se situent dans des régions différentes de l’hypophyse.»
DĂ©concertĂ©s, les chercheurs se sont alors penchĂ©s sur une molĂ©cule, Pax7. L’équipe de l’IRCM a dĂ©montrĂ© son rĂ´le crucial: «Pax7 agit comme une clĂ© qui ouvre une partie du gĂ©nome, rĂ©sume Jacques Drouin. C’est ce qu’on appelle un “facteur pionnier”. De par ce rĂ´le de pionnier, Pax7 donne accès Ă 2500Ěýnouveaux sites auxquels les facteurs de transcription peuvent se fixer pour exprimer des gènes qui Ă©taient jusque-lĂ hors de portĂ©e.»
Une chorégraphie bien minutée
Malgré leur rôle considérable dans le développement de l’embryon, l’action des pionniers demeure peu comprise. En effet, sans facteur pionnier, nos cellules ne pourraient pas se diversifier autant. Leur action doit absolument s'effectuer au bon endroit et au bon moment pour qu’un tissu puisse se développer correctement. Si le mécanisme fait défaut, certains gènes peuvent être exprimés par erreur, ce qui peut mener à la formation de cellules «déréglées»; c’est souvent le cas des cellules cancéreuses.
Pour la suite de ses travaux, l’équipe de l’IRCM souhaite davantage étudier le mécanisme de fonctionnement de Pax7. «Nous voudrions notamment mettre au jour les protéines avec lesquelles Pax7 interagit afin d’ouvrir l’ADN compacté», indique Jacques Drouin.
En effet, les pionniers sont les facteurs clés pour reprogrammer des cellules, par exemple pour produire des cellules sécrétant l’insuline nécessaire aux diabétiques, ou des neurones pour remplacer ceux qui sont perdus dans le cerveau des personnes atteintes de la maladie de Parkinson. Comprendre les facteurs pionniers constitue donc la priorité pour concrétiser les promesses de la thérapie cellulaire et génique. Comme quoi la chasse au trésor ne fait que commencer!
À propos de l’étude
Le projet de recherche a Ă©tĂ© rĂ©alisĂ© Ă l’unitĂ© de recherche en gĂ©nĂ©tique molĂ©culaire de l’IRCM par Alexandre Mayran, Konstantin Khetchoumian, Yves Gauthier, Aurelio Balsalobre et Jacques Drouin. Fadi Hariri et Tomi Pastinen, du Centre d'innovation GĂ©nome QuĂ©bec et UniversitĂ© Ă山ǿĽé, ont Ă©galement collaborĂ© Ă l’étude.
La recherche a bĂ©nĂ©ficiĂ© d’un soutien financier des Instituts de recherche en santĂ© du Canada et d’une bourse ChallengeĚýIRCM de la Fondation de l’IRCM.
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Ă€ propos de l'IRCM
FondĂ© en 1967, l’Institut de recherches cliniques de MontrĂ©al (IRCM) est un organisme Ă but non lucratif qui effectue de la recherche biomĂ©dicale fondamentale et clinique en plus de former une relève scientifique de haut niveau. DotĂ© d’installations technologiques ultramodernes, l’Institut regroupe 34 Ă©quipes de recherche qui Ĺ“uvrent notamment dans le domaine du cancer, de l’immunologie, des neurosciences, des maladies cardiovasculaires et mĂ©taboliques, de la biologie des systèmes et de la chimie mĂ©dicinale. L’IRCM dirige Ă©galement une clinique de recherche spĂ©cialisĂ©e en hypertension, en cholestĂ©rol et en diabète ainsi qu’un centre de recherche sur les maladies rares et gĂ©nĂ©tiques chez l’adulte. L’IRCM est affiliĂ© Ă l’UniversitĂ© de MontrĂ©al et associĂ© Ă l’UniversitĂ© Ă山ǿĽé. Sa clinique est affiliĂ©e au Centre hospitalier de l’UniversitĂ© de MontrĂ©al (CHUM). L’IRCM reçoit l’appui du ministère de l’Économie, de la Science et de l’Innovation du QuĂ©bec.
