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Organisation 3D dans le noyau de la chromatine embryonnaire après la fécondation

L’hétérochromatine péricentrique a été marquée avec une protéine fluorescente (en vert). En temps normal (à gauche), elle se concentre autour des pseudonucléoles au stade 2 cellules, formant des structures caractéristiques en anneau. A droite, les chercheurs sont parvenus à la lier artificiellement à la membrane, la délocalisant à la périphérie du noyau.

Heterochromatin establishment at pericentromeres depends on nuclear position.

Jachowicz JW, Santenard A, Bender A, Muller J, Torres-Padilla ME.

Genes Dev 15 novembre 2013


15 novembre 2013

Après la fécondation, les deux gamètes (spermatozoïde et ovule) s’unissent pour créer une nouvelle vie. Les deux jeux d’ADN parentaux doivent alors être reconfigurés au sein du noyau afin de former un nouvel organisme vivant. A cet effet, les génomes parentaux se réorganisent et font l’objet une reprogrammation épigénétique. L’équipe de Maria-Elena Torres-Padilla s’est intéressée à la formation de la chromatine pendant les tous premiers stades de l’embryon. Elle a notamment montré que l’organisation spatio-temporelle des centromères au sein même du noyau était un facteur primordial pour le bon développement de l’embryon. Ces résultats sont publiés le 15 novembre dans la revue Genes & Development.

 

La chromatine de l’embryon et les marques épigénétiques
Au sein du noyau, l’ADN s’enroule autour de protéines, les histones, et forme ainsi la chromatine. Celle-ci peut être très compacte et inaccessible à la transcription, on la nomme alors hétérochromatine. Sa forme décondensée et accessible à la machinerie transcriptionnelle est appelée euchromatine. Ces deux formes portent des « marques épigénétiques » différentes, petites modifications chimiques (comme une méthylation de la chaîne d’ADN ou une modification d’histone) capables de réguler l’activité des gènes. Autour du centromère (région qui relie les chromatides sœurs), l’hétérochromatine est constituée de séquences d’ADN répétitives adjacentes : on parle d’hétérochromatine péricentrique. Ces régions sont exprimées dans l’embryon précoce pour ensuite être passées sous silence, ce qui semble indiquer que la formation de l’hétérochromatine dans ces domaines génomiques a lieu au cours des tous premiers stades du développement préimplantatoire.

 

Dynamique temporelle de l’hétérochromatine péricentrique et acquisition des signatures épigénétiques
Il était déjà connu que la localisation de l’hétérochromatine péricentrique changeait au cours du développement. Au cours des tous premiers stades embryonnaires, elle se concentre en effet autour des pseudonucléoles (précurseurs des nucléoles), créant des structures en anneau caractéristiques. C’est seulement à la fin du stade 2 cellules que les chromocentres, typiques des cellules somatiques, sont formés. Les chercheurs se sont alors intéressés à la chronologie de l’acquisition des signatures hétérochromatiques dans l’hétérochromatine péricentrique. Grâce à l’utilisation d’un marqueur fluorescent, ils ont observé que les l’apparition des signatures épigénétiques était postérieure au positionnement de l’hétérochromatine péricentrique autour des pseudonucléoles.

 

Importance de la localisation de l’hétérochromatine
Afin de comprendre dans quelle mesure l’organisation autour des pseudonucléoles est importante pour la formation de l’hétérochromatine au niveau des péricentromères, les chercheurs sont parvenus à attacher l’hétérochromatine péricentrique à la périphérie du noyau. Ils ont ainsi montré que cette délocalisation augmentait sa transcription et bloquait l’acquisition des signatures épigénétiques typiques de la désactivation des gènes, indiquant que la position de l’hétérochromatine péricentrique autour des pseudonucléoles joue un rôle important dans l’inhibition de son expression. De plus, les chercheurs ont mis en évidence que cette délocalisation de l’hétérochromatine provoquait un arrêt du développement embryonnaire.

 

Ces résultats lèvent le violent sur des mécanismes fondamentaux observables chez l’embryon précoce et indiquent que l’organisation tridimensionnelle du noyau est un facteur crucial de la formation de l’hétérochromatine et de la reprogrammation épigénétique.

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