Hérédité : Certaines cellules n'en font qu'à leur tête

Comme Maman ou Papa? Certaines cellules activent seulement une des 2 copies héritées d’un gène au cours du développement, celle qui qui vient de la mère ou celle qui vient du père, modifiant ainsi l’expression de certaines protéines. Cette activation d’une seule des 2 copies du gène, appelée expression monoallélique est plus fréquente chez des cellules matures et différenciées que chez les cellules souches. Ces travaux menés au Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) contribuent à démontrer le caractère curieusement totalement aléatoire de ce processus. De nouvelles données, publiées dans la revue Developmental Cell, qui suggèrent une once de variabilité dans l’expression de nos gènes. 

David Spector, professeur au CSHL et auteur principal de l’étude rappelle que le noyau de chaque cellule de notre corps contient 2 copies de chaque gène, dans notre ADN (Voir visuel ci-contre : noyaux en violet, ADN des gènes individuels en rouge). Ces 2 copies proviennent des 2 parents, chacun contribuant à une copie ou allèle. En général, ces 2 copies sont utilisées (ou activées), mais, de temps à autre, la cellule «  choisit  » d’utiliser une seule copie (ici en jaune ou vert). L’équipe démontre ici le caractère véritablement aléatoire de ce processus qui se produit au cours du développement, connu comme l’expression monoallélique. Or les cellules sont extrêmement sensibles aux niveaux de protéines, qui, lorsqu’anormaux, peuvent entrainer le développement ce maladies. Alors que l’expression monoallélique aléatoire réduit la quantité d’une protéine de moitié, ce processus a donc d’importantes implications sur la santé.

Les chercheurs constatent ici le caractère non déterministe du processus en étudiant, à l’aide de techniques de séquençage l’utilisation de l’allèle dans 2 types de cellules des cellules souches embryonnaires, qui peuvent se différencier en presque n’importe quel type de tissu et des cellules déjà différenciées (précurseurs de neurones).

·   Les auteurs constatent une multiplication par près de 6 fois du nombre de gènes à expression mono-allélique exprimées dans les cellules différenciées vs souches.

·   8 % des gènes à expression mono-allélique s’avèrent en mesure d’accroître leur niveau d’expression pour compenser la baisse théorique d’expression.

·   La cellule serait ainsi en mesure d’exiger des montants plus élevés de protéines de ces gènes.

Ces données suggèrent que l’expression monoallélique se produit de manière imprévisible, lors de la différenciation cellulaire, avec, pour certains gènes, un phénomène de compensation contrôlé par la cellule pour maintenir le niveau d’expression requis. Mais de grandes inconnues subsistent sur cette adaptabilité cellulaire. Comment la cellule sait-elle combien de protéine il faut produire et combien il en manque ?

Source: Developmental Cell February 24, 2014 doi.org/10.1016/j.devcel.2014.01.017 Random Monoallelic Gene Expression Increases upon Embryonic Stem Cell Differentiation (Visuel@David Spector, Cold Spring Harbor Laboratory)