L’ensemble des fonctions cellulaires nécessaires à la vie des mammifères repose sur environ 25 000 gènes. L’information contenue dans la séquence ADN d’un gène est d’abord transcrite en une molécule intermédiaire, l’ ARN messager (mRNA). L’information est, à son tour, traduite en une protéine. Les protéines sont comparables à des «nano-machines» qui exécutent des fonctions spécifiques.
Or la transcription de l’information n’est pas réalisée toujours de la même manière. L’activité des gènes d’un organe est régulée de
manière précise, mais il existe une grande variabilité dans l’expression des gènes au niveau des cellules individuelles.
«Nous savions que les gènes étaient transcrits durant des poussées d’activité de courte durée, sans expliquer comment cela s’inscrivait
dans le cadre d’une régulation homogène dans son ensemble», explique Ueli Schibler, professeur à l’Université de Genève (UNIGE) et membre du Pôle de recherche national Frontiers in Genetics.
En collaboration avec le groupe de Felix Naef, professeur à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), les chercheurs ont mesuré en temps réel, comment des gènes individuels sont transcrits à partir de leur matrice d’ADN dans des cellules de peau de souris distinctes les unes des autres. Ils ont découvert que la quantité de mRNA produit lors des poussées, la durée des intervalles silencieux, ainsi que les rythmes de transition entre les phases ON et OFF de la transcription sont caractéristiques d’un gène donné.
Pour obtenir ces résultats, l’équipe a dû développer des méthodes expérimentales innovantes et de nouveaux outils de modélisation mathématique. «Le fait de combiner la microscopie à bioluminescence ultrasensible au génie génétique nous a permis de suivre la transcription dans une cellule individuelle à une résolution temporelle jamais atteinte», rapporte David Suter, post-doctorant et co-premier auteur de l’article.
Le concept d’une transcription de gènes sous forme de poussées fait à présent l’objet d’une attention considérable parmi les biologistes. En effet, l’aspect aléatoire inhérent à ce processus pourrait contribuer de façon significative à la diversité existant entre les cellules.
