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Comprendre le positionnement des nucléosomes au sein du génome

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Dans une série de 3 articles parus récemment dans les revues Physical Review Letters [1], Proceedings of the National Academy of Sciences USA [2] et Genome Research [3], les physiciens et biologistes du laboratoire transdisciplinaire Joliot-Curie de l'ENS de Lyon, en collaboration avec l'équipe de bio-informaticiens dirigée par C. Thermes au Centre de Génétique Moléculaire (CNRS, Gif/Yvette), ont apporté un regard nouveau sur le rôle de la séquence ADN dans l'organisation des nucléosomes le long de la fibre de chromatine chez S. cerevisiae. Contrairement aux modèles basés sur des séquences positionnantes, le positionnement des nucléosomes serait le résultat d'un confinement entre des barrières énergétiques inhibant la formation du nucléosome à des endroits fonctionnels du génome tels que les promoteurs et fins de gènes. En démontrant théoriquement [1] et expérimentalement (imagerie AFM en milieu liquide) [2], la pertinence des principes de la thermodynamique à l'équilibre, c'est la robustesse de l'organisation nucléosomale qui est expliquée. En levant le voile sur la remarquable structure nucléosomale "cristalline" des gènes de la levure (voir figure), c'est une nouvelle stratégie de régulation de la transcription qui est révélée [3]. L'ensemble des ces résultats remet fondamentalement en cause la pertinence in vivo des notions de séquences positionnantes et de "code nucléosomal". [1] G. Chevereau, L. Palmeira, C. Thermes, A. Arneodo, C. Vaillant (2009). Thermodynamics of intragenic nucleosome ordering. Physical Review Letters 103, 188103. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.188103 [2] P. Milani, G. Chevereau, C. Vaillant, B. Audit, Z. Haftek-Terreau, M. Marilley, P. Bouvet, F. Argoul, A. Arneodo (2009). Nucleosome positioning by genomic excluding energy barriers. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, in press. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0909511106 [3] C. Vaillant, L. Palmeira, G. Chevereau, B. Audit, Y. d'Aubenton-Carafa, C. Thermes, A. Arneodo (2009). A novel strategy of transcription regulation by intragenic nucleosome ordering. Genome Research, in press. http://dx.doi.org/10.1101/gr.096644.109 Légende de l'illustration de la structure nucléosomale cristalline des gènes de la levure : Taux d'occupation du nucléosome (le blanc correspond aux forts taux d'occupation) pour les 2000 plus petits gènes de la levure ordonnés par taille croissante du haut en bas et alignés sur leur centre. (rouge) Profil expérimental obtenu par Lee et coll. (Nat. Genet. 39, 1235(2007)). (bleu) Prédictions basées sur un modèle physique de la dépendance selon la séquence de l'affinité des histones (cœur protéique des nucléosomes) pour l'ADN [1].