L''ADN bactérien présente la même structure que toutes les cellules vivantes

Mycoplasma pneumoniae, une des bactéries les plus petites à notre connaissance et source de nombreuses infections chez les hommes et les animaux, semble avoir la même structure génétique que toutes les cellules vivantes. La découverte, effectuée par des scientifiques financés par l''UE du Centre for Genomic Regulation (CRG) de Barcelone, montre que même dans de petits organismes, les gènes sont organisés en groupes qui s''activent et se désactivent ensemble, avec des implications potentielles au niveau de la mise au point de nouveaux médicaments et des processus industriels.

Grâce à la microscopie à super-résolution et à une technique nommée Hi-C, les scientifiques - soutenus par trois projets financés par l''UE, CELLDOCTOR, 4D-GENOME et MYCOSYNVAC - ont pu générer une «carte» 3D qui présente la façon dont l''ADN du mycoplasma est organisé ou conditionné. Leurs résultats, publiés dans la revue «Nature Communications», prouvent que les gènes sont regroupés en différents «domaines» même dans les organismes les plus infimes, et qu''ils ont tendance à agir ensemble.

«Nous avions émis l''hypothèse que le génome du Mycoplasma pourrait avoir une organisation générale similaire à d''autres bactéries, mais nous avons été très surpris de voir qu''il était aussi organisé en domaines», affirmait Marie Trussart, auteur principal du document. «Cette recherche montre que l''organisation et le contrôle des gènes ne peuvent pas être compris rien qu''en examinant la séquence linéaire de l''ADN dans le génome.»

«Un grand défi technique»

Mycoplasma pneumoniae comporte seulement 680 gènes, produit seulement quelque 20 protéines liant l''ADN, et ses chromosomes sont cinq fois plus petits que les bactéries de plus grande taille comme E. coli. Et, contrairement à la plupart des bactéries, il ne possède pas de paroi cellulaire, ce qui lui permet d''être facilement cultivé et génétiquement manipulé.

Cependant, en raison de sa taille, le projet représentait un «grand défi technique», selon M. Trussart, et a demandé cinq années de travail. Mais grâce à l''expertise en matière de Mycoplasma et de génomique structurelle du CRG, les chercheurs dirigés par le professeur Luis Serrano ont pu utiliser la technique Hi-C - qui révèle des interactions entre différentes portions d''ADN - pour étudier des modèles plus détaillés de l''organisation de cette bactérie minuscule.

Structure universelle

Ils ont découvert que le chromosome Mycoplasma est organisé en 44 domaines chromosomiques en interaction (CID, pour chromosome interacting domains), des régions similaires à celles trouvées dans des cellules plus complexes. Les gènes présents dans les CID avaient tendance à être co-régulés, suggérant que l''organisation chromosomique influence la transcription génique. Les scientifiques ont également découvert que la façon dont les bactéries utilisent la surfusion dans leurs chromosomes pourrait jouer un rôle dans la régulation des domaines.

Ces découvertes, associées aux résultats des études précédentes sur des bactéries de plus grande taille, montrent que l''organisation chromosomique dans les cellules n''est pas le fruit du hasard - il s''agit d''un phénomène commun à toutes les formes de vie. Les chromosomes sont organisés de façon fonctionnelle et dynamique - la seule différence est qu''ils sont conditionnés dans le noyau dans la case des eucaryotes, et dans la cellule dans le cas des bactéries.

Les résultats inattendus suggèrent que les chercheurs doivent voir plus loin que les longues chaînes d''informations génétiques contenues dans l''ADN. «En effet, pour obtenir une image complète de la régulation génique, nous devons nous intéresser à l''organisation tridimensionnelle de la chromatine qui coordonne également l''activité génique», affirmait M. Trussart.

La recherche conduisant à ces résultats a été conjointement financée par le septième programme-cadre de l''Union européenne, à travers le Conseil européen de la recherche, et le programme de recherche et d''innovation Horizon 2020 de l''Union européenne.

Pour plus d''informations, veuillez consulter:
page web du projet CELLDOCTOR sur CORDIS
page web du projet 4D-GENOME sur CORDIS
page web du projet MYCOSYNVAC sur CORDIS