Il permet la distribution efficace et précise du matériel génétique aux cellules filles lors de la division cellulaire, garantissant ainsi la préservation de l’information génétique et le bon fonctionnement de l’organisme.

Les niveaux hiérarchiques d’empaquetage du génome sont les suivants :

1. Nucléosomes :

Le niveau principal d'empaquetage de l'ADN implique la formation de nucléosomes, qui sont des unités répétitives d'ADN enroulées autour des protéines histones. L'ADN s'enroule autour des octamères d'histone, constitués de deux copies chacune des histones H2A, H2B, H3 et H4 pour former une structure appelée noyau du nucléosome. L’ADN s’enroule autour du noyau d’histone d’une manière superhélicoïdale gauche. Les nucléosomes sont en outre reliés par l'ADN de liaison et l'histone H1, qui aident à stabiliser la structure des nucléosomes et à condenser l'ADN.

2. Fibre de chromatine :

Les nucléosomes se regroupent en outre dans une structure d'ordre supérieur connue sous le nom de fibre de chromatine ou fibre de 10 nm. Ce niveau d'organisation implique l'enveloppement des nucléosomes dans une structure solénoïde. L'ADN de liaison entre les nucléosomes interagit avec l'histone H1 et se plie, permettant aux nucléosomes d'entrer en contact plus étroit. Cela crée un arrangement en zigzag ou en spirale de nucléosomes, formant la fibre chromatine.

3. Domaines de boucle et domaines d'association topologique (TAD) :

La fibre chromatine s'organise en domaines en boucles ou structures en boucles, qui sont maintenues par des protéines appelées cohésines. Ces domaines en boucle aident à réguler l’expression des gènes et le repliement du génome. Au sein des domaines de boucle, les régions du génome qui interagissent fréquemment ou sont impliquées dans des processus de régulation se rapprochent, formant des domaines d'association topologique (TAD). Les TAD sont importants pour l’organisation et le fonctionnement du génome, car ils facilitent les interactions entre des éléments régulateurs distants et des gènes cibles.

4. Chromosomes métaphase :

Au cours de la division cellulaire, en particulier lors de la mitose, la chromatine subit un compactage et une condensation importants pour former des chromosomes métaphasiques visibles. Ces structures sont hautement condensées et organisées, permettant leur ségrégation lors de la division cellulaire. Le processus de condensation implique l’action des condensines, qui sont des complexes protéiques qui stabilisent et maintiennent la structure d’ordre supérieur des chromosomes. Les cohésines jouent également un rôle essentiel dans le maintien des chromatides sœurs ensemble jusqu'au moment approprié pour la séparation pendant l'anaphase.

5. Chromosomes mitotiques :

Les chromosomes mitotiques constituent la forme la plus condensée du génome et sont observés au cours de la phase métaphase de la mitose. Chaque chromosome est constitué de deux chromatides sœurs, résultant de la réplication de l'ADN au cours de la phase S du cycle cellulaire. Les chromatides sœurs sont des copies identiques de l'ADN et sont maintenues ensemble par des cohésines. Le centromère, une région spécialisée du chromosome, sert de point d'attache aux fibres du fuseau pendant la division cellulaire, assurant ainsi la séparation et la distribution appropriées des chromatides sœurs vers les cellules filles.

En conclusion, le génome est conditionné en chromosomes à travers un processus en plusieurs étapes impliquant la formation des nucléosomes, l'organisation des fibres chromatiniennes, la formation du domaine en boucle et du TAD, et la condensation finale en chromosomes mitotiques. Cet emballage hiérarchique permet une gestion efficace du génome, une régulation génétique et une ségrégation fidèle lors de la division cellulaire, garantissant la transmission précise du matériel génétique aux générations futures et le bon fonctionnement de l'organisme.