Une équipe européenne de chercheurs a découvert comment les cellules héritent d'informations précises pourtant non contenues dans leurs gènes. La recherche, présentée dans la revue a partiellement été financée dans le cadre du projet EPICENTROMERE («Determining the epigenetic mechanism of centromere propagation»), qui a obtenu une subvention de réintégration internationale des Actions Marie Curie d'une valeur de 100 000 euros au titre du septième programme-cadre (7e PC) de l'UE. Les résultats permettent de comprendre les processus biologiques des gènes et des cellules, et notamment la division cellulaire.
Les 10 milliards de cellules de notre corps sont génétiquement identiques, mais elles se développent en différents types de cellules, comme par exemple, des neurones, des cellules de peau ou de muscle. Cette qualité distinctive est déclenchée par l'activation de certains gènes et l'inhibition d'autres. Les cellules spécialisées ont la capacité de garder en mémoire leur identité individuelle en se souvenant des gènes actifs et inactifs, même lors d'une duplication cellulaire.
Dirigés par Lars Jansen de l'Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) au Portugal, les chercheurs expliquent que cette mémoire n'est pas directement inscrite dans l'ADN, mais qu'elle est héréditaire. De même, les instructions épigénétiques ou non génétiques seraient contenues dans des protéines et contrôlent les gènes et les arrangements de chromosomes. L'équipe a ainsi découvert que l'un de ces centres d'organisation épigénétique est transmis de la cellule mère aux cellules filles. Ces résultats pourraient aider les chercheurs à déterminer comment une erreur de division cellulaire peut déclencher le cancer.
Les chercheurs ont étudié le centromère, une structure protéique sur chaque chromosome qui s'attache au squelette de la cellule (cytosquelette) pendant la division cellulaire. Cela garantit que chaque cellule fille reçoit un nouvel ensemble de chromosomes. Il est extrêmement important que les centromères fonctionnent correctement. Dans le cas contraire, les cellules peuvent hériter d'un nombre incorrect de gènes, ce qui engendrerait l'émergence de cellules tumorales. «À la division cellulaire, les centromères font exactement deux copies de tous les gènes, pour qu'elles soient transmises à deux cellules identiques», explique Mariana Silva, une doctorante du laboratoire de Jansen. «Il en va de même pour les informations non génétiques. Mais comment la cellule copie-t-elle une structure protéique? Et comme s'assure-t-elle du nombre exact de copies ? Ces questions intriguent encore les chercheurs. Nous nous sommes concentrés sur le centromère car nous connaissons la protéine responsable de son comportement épigénétique.»
Cette protéine, appelée CENP-A, garde un «souvenir moléculaire» du centromère en mémoire, assurant ainsi sa transmission. Des études antérieures menées par le Docteur Jansen et ses collègues ont démontré que les cellules répliquent leur ADN avant la mitose, mais la duplication du centromère, incitée par la protéine CENP-A, n'a lieu qu'après la mitose. Mais on ignorait encore le facteur de déclenchement de cette duplication ou du moins sa précision jusqu'à aujourd'hui. Dans cette étude qui nous concerne, les chercheurs ont mis en évidence que le mécanisme contrôlant le processus reconnu de duplication de l'ADN est également responsable du contrôle de la duplication de CENP-A. Ce mécanisme agit comme une horloge moléculaire, régissant les différentes étapes du cycle cellulaire l'une après l'autre.
Le Docteur Jansen commente les résultats : «Nous avons découvert un mécanisme très simple et organisé selon lequel la cellule associe la duplication de l'ADN, la division cellulaire et l'assemblage du centromère. En utilisant le même mécanisme (Cdks) pour toutes ces étapes, mais à l'envers, la cellule s'assure du nombre exact de copies de gènes et de centromères, en régissant chaque processus de copie au moment opportun. La séparation dans le temps de ces processus serait importante pour empêcher toute erreur. La compréhension de ces principes généraux d'hérédités épigénétiques est fondamentale pour nos connaissances sur la régulation des gènes, sur l'organisation des génomes et sur le spectre des maladies engendrées par des erreurs dans ces mécanismes.»
