Voici une étonnante image 3D (et la vidéo ci-dessous) qui montre comment les 2 mètres de l’ADN peuvent s’entasser/ compacter en un seul chromosome, un espace qui n’est que d’un centième de millimètre de diamètre.

Les chromosomes, ces paquets de matériel génétique trouvé dans nos cellules, ont été découverts dans les années 1800, mais les scientifiques ont eu du mal à déterminer de manière exacte comment s’y insèrent les molécules d’ADN sur trois dimensions. Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Institut de technologie du Massachusetts (MIT) et de l’Université du Massachusetts a permis la création du premier modèle complet au monde de l’organisation 3D des chromosomes humains compactés.

Leur modèle montre que l’ADN crée des boucles bien tassées qui commencent à partir d’un échafaudage flexible. Les chercheurs, une équipe dirigée par Leonid Mirny, précisent que c’est un moyen très efficace d’emballer l’ADN. Pendant cet état condensé (prophase), qui ne peut être observé que lorsque les cellules se divisent (mitose), celles-ci se séparent et distribuent leurs chromosomes de sorte que chaque cellule fille reçoit l’intégralité du matériel génétique.

Tirée de l’étude (lien plus bas), image d’entête : un modèle de chromosome mitotique humain. Ci-dessous : compaction de l’ADN en un chromosome.  (MIT : Mirny L et coll.)

Le reste du temps, les chromosomes sont plus ou moins organisés à l’intérieur du noyau de la cellule. Les scientifiques ont découvert que, lorsque les cellules commencent à se diviser, les chromosomes sont complètement réorganisés.

Selon Geoffrey Fudenberg dans un communiqué du MIT :

Contrairement aux protéines, qui se replient dans des structures très définies, le chromosome forme un objet condensé totalement différent à chaque fois. Il semble similaire macroscopiquement, mais les différentes régions du génome peuvent être pliées de façon très différente dans différentes cellules.

Les longs brins d’ADN, qui peuvent atteindre 2 m de long, serpentent autour des protéines appelées histones, donnant naissance à une structure qui peut s’apparenter à “des perles sur une ficelle". Les scientifiques ont proposé plusieurs modèles pour expliquer comment ces brins de millions de perles peuvent être emballés en un chromosome, mais il y a une absence totale de consensus sur la question.

La nouvelle étude a résolu le problème en utilisant une technologie appelée Hi-C, qui présente la fréquence des interactions pour chaque paire de régions du génome entier.

La technique Hi -C " fournit un microscope moléculaire moderne, avec le pouvoir de voir à l’intérieur de ces organes afin d’élucider leurs principes d’organisation.”

L’étude publiée sur Science : Organization of the Mitotic Chromosome et décrite sur le site du MIT : Solving chromosomes’ structure.