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Des scientifiques du Technion-Israel Institute of Technology ont utilisé des « pinces laser » pour essayer de comprendre la structure de l’ADN mieux que jamais , mettant en lumière des mécanismes peu connus qui influencent l’expression des gènes dans le corps humain.

La chromatine se trouve dans l’ADN, le code essentiel du corps humain qui fournit les instructions nécessaires au fonctionnement et au développement. Bien qu’il y ait environ deux mètres d’ADN total dans le corps humain, trouvé dans le noyau de chaque cellule, il est comprimé à seulement quelques dizaines de microns. Cela est dû à la façon dont l’ADN est conditionné, formant une structure compacte connue sous le nom de chromatine.

La chromatine elle-même est organisée en enroulant des brins d’ADN autour d’une protéine spécifique appelée histones. On dit que la structure en forme de bobine qu’il finit par former ressemble à des perles sur un fil. Ces « chaînes » se connectent à un type spécial d’histone appelé histone de liaison, qui aide les brins à former des structures plus complexes appelées chromatosomes.

L’avantage d’ empaqueter le génome humain de cette manière est qu’il lui permet de s’intégrer physiquement dans la cellule. Cependant, elle rend son accès difficile, ce qui peut poser des problèmes aux mécanismes de la cellule qui doivent lire l’ADN.

Le résultat est que la façon dont un gène est finalement exprimé dépend d’une méthode d’empaquetage particulière . Comment cela fonctionne exactement reste un mystère, et les scientifiques ont eu du mal à trouver une réponse. Mais quelque chose qui a été découvert est le rôle des histones de liaison dans l’organisation de cet emballage. En d’autres termes, si une histone de liaison fonctionne mal, cela pourrait entraîner un emballage inapproprié, ce qui peut entraîner une expression génique moins qu’idéale.

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Selon certains experts, on pense que le résultat final des dysfonctionnements de l’histone linker pourrait se manifester par l’autisme ou des maladies graves telles que le cancer. Mais comment les histones de liaison se lient à l’ADN reste un mystère, ce qui rend encore plus difficile l’étude du problème avec les méthodes conventionnelles.

Mais une méthode non conventionnelle est exactement celle utilisée par le Dr Sergei Rudnizky. Le scientifique et son équipe ont développé une nouvelle méthode basée sur des « pinces optiques », une méthode qui utilise un faisceau laser focalisé pour capturer des molécules individuelles et exercer une force sur elles.

La méthode elle-même a été mise au point par le scientifique juif américain Arthur Ashkin en 1986. Elle était basée sur des années de recherche qu’il avait menées dans les années 1970, et qui a ensuite constitué la base des travaux de 1986 de Steven Chu sur l’utilisation de pinces optiques pour refroidir et piéger les atomes neuronaux. Chu remportera le prix Nobel de physique pour ce travail en 1997, et deviendra plus tard le secrétaire américain à l’Énergie de 2009 à 2013. Ashkin lui-même remportera plus tard le prix Nobel de physique pour cela en 2018.

La technologie a ensuite été utilisée dans d’autres secteurs également, et en 2010, elle a été adoptée par l’Université de Tel Aviv pour la recherche en nanotechnologie.

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Avec cette pince laser, Rudnizky, sous la supervision des professeurs Ariel Kaplan et Philippa Melamed, a pu séparer lentement un brin d’ADN du reste des brins . Le processus fonctionne de la même manière que de descendre une fermeture à glissière, en tirant lentement le brin hors du chromatosome. Cependant, ce n’est pas un processus simple, car le brin d’ADN peut se coincer s’il entre en contact avec le moindre contact avec une histone. Lorsque cela se produit, plus de force est appliquée pour continuer à avancer.

Et il s’avère que le contact entre les histones et l’ADN est beaucoup plus large, car les chromatosomes sont beaucoup plus gros qu’on ne le croyait auparavant. Les histones de liaison elles-mêmes étaient également étonnamment flexibles dans leur structure, puisque le chromatosome peut prendre deux formes différentes, l’une symétrique et compacte et l’autre relâchée et asymétrique.

Mais il est possible de contrôler extérieurement la transition entre ces formes par des mécanismes transcriptionnels dans les cellules.

Comme le suggèrent les résultats publiés dans la revue académique Molecular Cell, il est possible que la cellule utilise cette transition pour réguler son accès à l’ADN .

Ces résultats sont très importants car ils mettent en lumière des fonctions mal comprises de l’expression du génome, ce qui peut faire progresser les connaissances sur le rôle de la chromatine et des chromatosomes dans la santé et la maladie.



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