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La complexification biologique intègre le hasard

Les biologistes ont longtemps considéré le mécanisme de la différenciation cellulaire comme le résultat d’un programme génétique où une succession de régulateurs s’activeraient dans un ordre établi. Mais de récentes recherches ont montré que l’expression des gènes intègre un processus aléatoire. En ce qui concerne la différenciation cellulaire, cela reformule la question de la façon suivante : comment une expression aléatoire des gènes conduit-elle à des tissus homogènes de cellules différenciées ?

Une équipe de biologistes, mathématiciens et bio-informaticiens codirigée par Sandrine Gonin-Giraud et Olivier Gandrillon, du Laboratoire de biologie et modélisation de la cellule (CNRS, Inserm, Université de Lyon, Université Claude-Bernard), à l’École normale supérieure de Lyon, vient d’apporter des éléments de réponse en étudiant la variabilité de l’expression des gènes, d’une cellule à l’autre, au cours de leur différenciation.

Depuis quelques années, il est possible d’analyser l’expression des gènes dans des cellules individuelles, ce qui permet d’étudier leur diversité de façon qualitative et quantitative. Plusieurs études ont ainsi révélé un phénomène qui n’apparaissait pas lorsqu’on n’étudiait l’expression des gènes qu’à l’échelle d’une population de cellules : lors de la différenciation cellulaire de cellules souches embryonnaires, ou lorsque l’on reprogramme des cellules en cellules souches, on observe, d’une cellule à l’autre, une hétérogénéité dans l’expression de certains gènes, qui suggère que cette variabilité joue un rôle dans la différenciation.

Ces travaux montrent que la variabilité de l’expression des gènes passe par un pic lors de la différenciation : une augmentation de l’hétérogénéité de l’expression dans la population de cellules, suivie d’une restriction de cette hétérogénéité. Et c’est bien un tel pic que Sandrine Gonin-Giraud, Olivier Gandrillon et leurs collègues ont observé en suivant l’expression de 90 gènes de cellules primaires de sang de poulet prélevées à six étapes de leur différenciation. Il n'y a désormais plus de doute : la variabilité de l’expression des gènes est une composante essentielle de ce mécanisme.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

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