L’ADN est plus fluide qu’on le croyait

Pour la première fois, des scientifiques ont pu tirer sur des molécules d’ADN dans le noyau d’une cellule vivante. Surprise : la substance est plus fluide et moins collante qu’on croyait.

On imaginait avoir affaire à une pelote de laine emmêlée. Ou à une montagne collante de spa­ghettis refroidis. Et voilà finalement que l’ADN a une texture remarquablement fluide − presque liquide ! −, démontre une équipe du Centre national de la recherche scientifique, de l’Institut Curie et de Sorbonne Université en France ainsi que du Massachusetts Institute of Technology.

La méthode mise au point pour « toucher » l’ADN est le fruit de cinq ans de travail. Publiée en juillet dernier dans Science, elle consiste à attacher des nanoparticules magnétiques sur une section précise de chromosome – l’un des 46 boudins d’ADN contenus dans le noyau de chacune de nos cellules. Grâce à l’attraction d’un autre microaimant, l’équipe a pu étirer le chromosome et observer comment il réagissait.

« Au début, quand la méthode n’était pas vraiment optimisée, les déplacements étaient très subtils et pas évidents à voir sur le coup. Mais plus on a affiné la technique, plus les forces sont devenues importantes, plus les choses étaient visibles immé­diatement », raconte Antoine Coulon, chercheur à l’Institut Curie, à Paris, et coauteur de l’article.

Sous le microscope, les scientifiques ont vu la petite portion d’un chromosome se déplacer (quelques micromètres en quelques minutes), puis repartir en arrière une fois la force relâchée. « On a vraiment le sentiment d’avoir la main dans la cellule et de tirer sur un de ses segments, puis de le relâcher. De voir le mouvement en temps réel, c’est super motivant ! » s’émerveille Antoine Coulon. Leur constat : le chromosome se comporte à la façon d’un fluide et non d’un gel, comme on le croyait.

Ces manipulations constituent une première, car jusqu’ici les expériences s’étaient faites à partir de l’extérieur de cellules. Des équipes avaient par exemple « appuyé sur une cellule pour voir comment elle se déforme. Ou encore, elles sortaient le noyau d’une cellule et tiraient dessus comme sur un élastique pour essayer de comprendre ses propriétés physiques, décrit Antoine Coulon. Avec notre tech­nique, c’est la première fois qu’on peut aller attraper un petit morceau de chromosome et lui appliquer une force. Cette force, on peut la changer au cours du temps, l’accroître, la réduire… »

Mais qu’est-ce que ça change ? « Savoir que l’ADN est fluide conduit à remettre en question des tas de choses qu’on visualisait différemment », croit Marie Kmita, spécialiste du développement embryonnaire et chercheuse à l’Institut de recherches cliniques de Montréal, qui n’a pas participé à ces travaux.

Mystérieux chromosomes

Il faut savoir que la structure en trois dimensions et les propriétés physiques des chromosomes agissent sur de nombreux processus : division des cellules, réparation de l’ADN et régulation des gènes entre autres. Mais les détails restent mal compris. « Les chercheurs se querellent à savoir si c’est la structure des chromosomes qui influe sur le contrôle des gènes ou si c’est l’inverse », explique Marie Kmita.

Selon les nouveaux travaux parus dans Science, l’influence irait dans les deux sens. Avec ses microaimants, l’équipe d’Antoine Coulon a montré que des forces d’environ 0,5 piconewton suffisent à déplacer une section de chromosome. C’est 2 000 milliards de fois moins que la force requise pour soulever votre télécommande, mais du même ordre de grandeur que les forces exercées par les enzymes lors de la transcription des gènes. « Cela signifie que c’est facile de réorganiser l’ADN dans l’espace, comme si les acteurs d’une pièce de théâtre pouvaient eux-mêmes changer le décor ! » poursuit Antoine Coulon.

Un prodige quand on sait à quel point le « décor » est encombré. Dépliées et mises bout à bout, les molécules d’ADN contenues dans une seule cellule mesu­reraient de un à deux mètres de long. Pour arriver à tenir dans un noyau qui ne fait qu’un centième de millimètre de diamètre, elles se condensent et se recroquevillent en chromosomes… tout en restant hautement malléables.

En plus d’offrir un regard nouveau sur la texture des chromosomes, la méthode des microaimants suscite beaucoup d’in­térêt, car elle donne aux scientifiques un moyen d’intervenir physiquement dans le noyau de la cellule. « Il y a beaucoup de chercheurs qui voudraient utiliser cette technique pour perturber ce qui se passe quand la cellule se divise, par exemple pour étudier des anomalies comme la trisomie », dit Antoine Coulon.

Mieux comprendre comment l’ADN se comporte dans le noyau est fonda­mental, conclut Marie Kmita : « Je suis persuadée que ces travaux auront des retombées en médecine à plus ou moins long terme. »