Chaque jour, nos corps effectuent environ 330 milliards de divisions cellulaires pour nous maintenir en vie et en fonctionnement. Ces divisions reposent sur le cycle cellulaire, qui est en place depuis les premières bactéries. Le principe est le même: doubler le contenu de la cellule, puis divisé en deux cellules « fille ».
Cependant, dans les organismes plus complexes, le cycle cellulaire est devenu de plus en plus sophistiqué. Cela soulève une question: quel rôle jouent le rôle récemment évolué dans la régulation de ce processus fondamental?
Deux scientifiques du groupe de Didier Trono à EPFL, Romain Forew et Cyril Pulver, ont décidé de répondre à cette question. En combinant la biologie du cycle cellulaire avec la génomique, ils ont étudié comment l'activité des gènes change dans la division cellulaire. En travaillant avec leur collègue, Alex Lederer, ils ont créé un atlas détaillé de l'activité du gène du cycle des cellules humaines, qui est maintenant disponible pour les chercheurs et le public. L'étude elle-même est publiée dans Génomique cellulaire.
Le projet était distinctement interdisciplinaire, ce qui est caractéristique de la recherche à l'EPFL. « Romain a supervisé toutes les expériences de laboratoire humide et a apporté son expertise sur le cycle cellulaire, tandis que je m'occupais des analyses génomiques », explique Cyril Pulver.
Il ajoute: « Cependant, nous n'avons pas strictement adhéré à ces frontières disciplinaires, car les hypothèses clés, la modélisation mathématique et les expériences de laboratoire humide ont été discutées et décidées conjointement. Nous sommes également endettés à Alex Lederer à partir du laboratoire de Gioele La Manno, qui a effectué une analyse clé concernant les données CRISPRI, essentiellement 1,9 million de cellules dans le Cycle cellulaire dans leur transcriptomes. »
À partir de l'atlas, les chercheurs se sont concentrés sur un groupe spécial de gènes: ceux qui produisent des facteurs de transcription-protéines qui contrôlent quels gènes sont activés ou désactivés. Ils ont constaté que certains de ces facteurs de transcription, qui aident à guider les cellules à travers le cycle cellulaire et à s'assurer que tout se passe au bon moment, sont apparus de manière surprenante récemment.
Plus précisément, l'étude a révélé que plusieurs facteurs de transcription récemment évolués régulent les gènes qui sont actifs au cours des phases spécifiques du cycle cellulaire. Lorsque certains de ces facteurs ont été éliminés, les cellules ont été coincées à des étapes spécifiques ou ont perdu leur timing habituel par rapport au reste de la population cellulaire, perturbant le flux de division ordonné.
Une vedette était ZNF519, un gène trouvé que chez les primates. La désactivation a fait que les cellules ont du mal à copier correctement leur ADN – une étape critique avant la division – et, par conséquent, leur croissance a ralenti. L'équipe a confirmé que le ZNF519 se lie directement à l'ADN des gènes clés du cycle cellulaire et agit comme un répresseur.
Une autre protéine, Znf274, trouvée chez les mammifères mais absente dans les reptiles plus âgés, les poissons, etc., a eu un impact supplémentaire: il régule le moment où des morceaux spécifiques du génome sont dupliqués avant la mitose, un processus lié au maintien de l'épigénome, à l'organisation 3D et à l'organisation de nucleus.
Nous contribuons à une ressource complète concernant l'expression et les perturbations des gènes du cycle des cellules humaines, ce qui, nous l'espérons, sera utile à nos collègues du monde. «
Cyril Pulver, EPFL
La découverte montre que des processus aussi anciens que la division cellulaire intègrent de nouveaux acteurs génétiques, dont certains sont spécifiques aux humains ou à nos proches parents. Cela a des implications pour comprendre les maladies comme le cancer, où le cycle cellulaire devient dérégulé. Cela pourrait également aider à expliquer pourquoi certains cancers ou troubles du développement sont plus répandus ou se comportent différemment chez l'homme que les autres mammifères.
