Le génome humain mesure environ deux mètres de long, mais il est replié à l’intérieur d’un noyau cellulaire d’environ 10 micromètres de diamètre seulement. Pour s’insérer dans ce petit espace, l’ADN est enroulé autour des protéines histones pour former des nucléosomes, qui sont ensuite organisés en chromatine. Pendant des décennies, la chromatine a souvent été décrite sous deux formes simples : l’euchromatine, qui est active, ouverte et accessible, et l’hétérochromatine, qui est plus compacte et réprimée.
Cependant, une nouvelle étude menée par une équipe internationale dirigée par le professeur Kazuhiro Maeshima de l’Institut national de génétique, du ROIS (Organisation de recherche sur l’information et les systèmes) et de SOKENDAI a remis en question cette vision simple des manuels. Ils ont démontré que l’euchromatine dans les cellules humaines vivantes n’est pas simplement ouverte et lâche, mais forme des domaines dynamiques condensés. Cette organisation de domaine permet d’éviter le mélange de domaines voisins. L’équipe internationale a en outre découvert que la cohésine, un complexe protéique en forme d’anneau mieux connu pour organiser l’architecture du génome, empêche le mélange local entre ces domaines euchromatiques condensés pour une régulation adéquate des gènes dans les cellules humaines vivantes. L’étude a été publiée dans Génétique naturelle le 8 septembre 2026.
Le complexe cohésine est largement connu pour former des boucles de chromatine et contribuer à l’organisation du génome. Dans cette étude, les chercheurs ont demandé si la cohésine contrôle également les propriétés physiques des domaines euchromatiques au niveau des nucléosomes individuels.
Pour résoudre ce problème, l’équipe a combiné l’imagerie et le suivi d’un seul nucléosome dans des cellules humaines vivantes avec la microscopie à illumination structurée en 3D à super-résolution (3D-SIM). L’imagerie d’un seul nucléosome a permis aux chercheurs de suivre le mouvement de chaque nucléosome, tandis que la 3D-SIM leur a permis de visualiser les domaines euchromatiques à une résolution d’environ 100 nm.
Les chercheurs ont découvert que la suppression de la cohésine augmentait la mobilité des nucléosomes dans les domaines euchromatiques, les rendant plus fluides. Étonnamment, cette augmentation de la fluidité s’est produite sans altérer le compactage global de la chromatine. En d’autres termes, les domaines euchromatiques ne se sont pas simplement ouverts ou décondensés à l’échelle mondiale. Au lieu de cela, la perte de cohésine a provoqué le mélange local des domaines condensés voisins.
C’était un point important pour nous. La perte de cohésine n’a pas simplement ouvert l’euchromatine. Au contraire, cela a rendu les domaines euchromatiques condensés plus fluides et a conduit à un mélange de domaines locaux. »
Professeur Kazuhiro Maeshima, Institut national de génétique, ROIS
L’équipe a en outre montré que ce brassage local a des conséquences fonctionnelles. Les domaines euchromatiques ne sont pas seulement des unités structurelles ; ils aident également à séparer les environnements transcriptionnels (isolation transcriptionnelle). Lorsque la cohésine était supprimée, le mélange de domaines locaux s’accompagnait d’une isolation transcriptionnelle affaiblie : les gènes des domaines voisins devenaient plus susceptibles de s’activer ensemble (Figure C).
« Nos résultats suggèrent que la cohésine agit comme une contrainte qui empêche les domaines actifs de la chromatine de trop se mélanger », a déclaré Shimazoe et Iida. « Cela fournit une explication physique de la façon dont la cohésine contribue à l’isolation transcriptionnelle dans les cellules vivantes. »
L’étude soutient une vision révisée de l’euchromatine. Plutôt que d’être simplement ouverte et accessible, l’euchromatine peut former des domaines condensés et dynamiques dont le mélange local est activement contrôlé, tout en permettant l’accès aux gènes.
« L’euchromatine est souvent décrite comme une chromatine ouverte », ont déclaré Shimazoe et Iida. « Mais nos travaux suggèrent que l’euchromatine est mieux comprise comme formant des domaines condensés, dynamiques et fonctionnellement isolés. La cohésine aide à maintenir cette organisation. »
Les chercheurs espèrent que cette nouvelle vision physique de l’euchromatine approfondira notre compréhension de la régulation des gènes, de l’organisation du génome, du développement et des maladies. Étant donné que le dysfonctionnement de la cohésine est lié aux troubles du développement et au cancer, comprendre comment la cohésine contrôle le comportement du domaine chromatinien peut également fournir de nouvelles informations sur la manière dont la régulation du génome échoue en cas de maladie.
