Les chercheurs de Skoltech et leurs collègues ont étudié la régulation des cellules nerveuses. Une connaissance croissante des mécanismes de régulation pourrait permettre de mieux comprendre le fonctionnement d’un cerveau sain et les problèmes liés aux maladies développementales et oncologiques associées à des erreurs de régulation. L'étude est publiée dans la revue Nucleic Acids Research .

À quelques exceptions près, toutes les cellules d’un organisme contiennent le même ADN. Malgré cela, même au sein d’un même organe, il existe des cellules de types distincts dont l’apparence et le comportement varient considérablement. Le tissu nerveux du cerveau, par exemple, est composé de neurones qui transmettent les signaux et de cellules gliales de soutien.

Une telle spécialisation est le résultat de la régulation des gènes, c’est-à-dire de l’activation et de la désactivation sélectives des gènes codés dans l’ADN. Cela peut se produire à la fois lors du développement initial d'une cellule et dans une cellule mature.

L’un des principaux mécanismes de régulation des gènes repose sur la structure tridimensionnelle. La façon dont les plusieurs mètres d'ADN par noyau cellulaire sont repliés dans l'espace 3D permet d'activer ou de désactiver certains gènes à un stade particulier de la vie de la cellule ou pour des types de cellules spécifiques.

Même parmi les neurones, il existe des neurones excitateurs et des neurones inhibiteurs, un peu plus rares, et ces deux races de cellules nerveuses doivent exécuter des programmes génétiques distincts :elles nécessitent des gènes différents pour être actives. Le repliement approprié de l'ADN est un mécanisme clé qui permet cela.

Le pliage précis de l’ADN en formes 3D consiste à créer des boucles aux bons endroits. Cela est réalisé par des protéines dédiées qui interagissent avec certains gènes essentiels à l’émergence d’une structure correcte. S'il y a un problème avec ces gènes, la cellule replie mal son ADN, ce qui entraîne une perturbation de la régulation génétique, ce qui peut provoquer des maladies.

Par exemple, une cellule gliale mal régulée qui se divise beaucoup plus souvent qu’elle ne le devrait est une cellule cancéreuse. Certains troubles du développement sont également liés à une structure spatiale incorrecte de l’ADN. Un exemple est le syndrome de Cornelia de Lange, une maladie grave caractérisée par de nombreuses anomalies physiologiques et cognitives.

"Nos recherches approfondissent notre compréhension de ces maladies et du fonctionnement de la régulation génique dans les cellules saines", explique Ilya Pletenev, auteur principal de l'étude et titulaire d'un doctorat chez Skoltech. étudiant en sciences de la vie.

"Dans cette étude particulière, nous avons démontré que les gènes dont un neurone doit être éteint ont tendance à être proches les uns des autres dans l'espace, même s'ils auraient pu être très éloignés si vous deviez redresser l'ADN en un long brin unidimensionnel. Nous pensons que cela permettra probablement aux protéines répressives de désactiver en masse ces gènes.

"En outre, nous avons montré que l'ADN des neurones et des cellules gliales forme des boucles à différents endroits. De plus, ce sont les gènes importants pour le type cellulaire en question qui ont tendance à se regrouper à la base d'une boucle, ce qui facilite peut-être la tâche de l'activateur. protéines pour les activer simultanément."

Plus d'informations : Ilya A Pletenev et al, Des interactions polycombes étendues à longue portée et une faible compartimentation sont les caractéristiques du génome neuronal 3D humain, Recherche sur les acides nucléiques (2024). DOI : 10.1093/nar/gkae271

Informations sur le journal : Recherche sur les acides nucléiques

Fourni par l'Institut des sciences et technologies de Skolkovo