Une équipe de scientifiques du MRC Laboratory of Medical Sciences (LMS) a révélé un mécanisme précédemment inconnu qui contrôle comment les gènes sont activés «sur» et «off» pendant le développement embryonnaire. Publié aujourd'hui dans Developmental Cell, leur étude met en lumière la façon dont divers types de cellules sont produits dans les embryons en développement.
La recherche a été menée par le Dr Irène Amblard et le Dr Vicki Metzis du groupe de développement et de contrôle transcriptionnel, en collaboration avec les installations LMS et les groupes de génomique régulatrice de la chromatine et du développement et computationnel.
Toutes les cellules contiennent le même ADN mais doivent activer des gènes spécifiques «sur» et «off» – un processus connu sous le nom d'expression génique – pour créer différentes parties du corps. Les cellules de vos yeux et de vos bras abritent les mêmes gènes mais les «expriment» différemment pour devenir chaque partie du corps. Le travail s'est concentré sur le gène CDX2. La durée de l'expression de CDX2 aide à déterminer où et quand une cellule produit des progéniteurs de la moelle épinière. Les chercheurs ont voulu comprendre quels processus contrôlent cette brève fenêtre.
L'équipe a découvert un élément d'ADN qu'ils ont appelé un «atténuateur», ce qui réduit l'expression des gènes d'une manière spécifique à un type et à un type de cellule – contrairement aux amplificateurs ou aux silencieux, d'autres types d'éléments d'ADN qui activent ou désactivent largement les gènes. En modifiant cet élément, ils pouvaient régler la durée ou la force de CDX2, agissant efficacement comme un «gradateur génétique». La perturbation du «commutateur» dans les embryons de souris a également confirmé son rôle essentiel dans la formation du plan corporel en développement.
Cette percée ouvre la voie à l'expression des gènes programmables, offrant la capacité de contrôler avec précision l'activité des gènes dans l'espace et le temps. Les résultats approfondissent non seulement notre compréhension de la biologie du développement, mais peuvent éclairer de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant le génome non codant. De telles approches pourraient un jour permettre des traitements qui ajustent sélectivement l'expression des gènes dans des tissus spécifiques, avec des implications pour les maladies causées par la maladresse des gènes.
Vicki a souligné le potentiel: « Nous sommes excités parce que les recherches antérieures suggèrent que notre génome peut abriter de nombreux types d'éléments différents qui réglent finement l'expression des gènes, mais ils n'ont pas été faciles à identifier. Si nous pouvons relever ce défi, cela contient un énorme potentiel pour déverrouiller de nouvelles façons de traiter les maladies en étendant l'expression des gènes, où et quand il est nécessaire. »
L'étude, financée par Wellcome, avec le soutien du Medical Research Council, ajoute à un ensemble croissant de travaux explorant comment l'ADN non codant régit la régulation des gènes – un domaine ayant des implications profondes pour la médecine, de la conception de nouvelles thérapies génétiques à l'amélioration des traitements.
