Des scientifiques découvrent les secrets du contrôle de l'hérédité par les plantes

Des scientifiques découvrent les secrets du contrôle de l'hérédité par les plantes

Contributeurs d'AGDAILY*

Image : Allexxandar, Shutterstock

Lorsque les organismes transmettent leurs gènes aux générations suivantes, ils n'incluent pas seulement le code inscrit dans l'ADN. Certains transmettent également des marqueurs chimiques qui indiquent aux cellules comment utiliser ce code.

La transmission de ces marqueurs aux générations suivantes est connue sous le nom d'hérédité épigénétique. Ce phénomène est omniprésent chez les plantes. Les résultats importants obtenus ici pourraient donc avoir des répercussions sur l'agriculture, l'approvisionnement en denrées alimentaires et l'environnement.

M. Rob Martienssen et Mme Leemor Joshua-Tor, professeurs au Cold Spring Harbor Laboratory et chercheurs au Howard Hughes Medical Institute, ont étudié la manière dont les plantes transmettent les marqueurs qui maintiennent les transposons inactifs. Les transposons sont également connus sous le nom de gènes sauteurs. Lorsqu'ils sont activés, ils peuvent se déplacer et perturber d'autres gènes. Les cellules ajoutent des marques de régulation à des sites spécifiques de l'ADN pour les rendre silencieux et protéger le génome. Ce processus est appelé méthylation.

M. Martienssen et Mme Joshua-Tor viennent de montrer comment la protéine DDM1 ouvre la voie à l'enzyme qui place ces marques sur de nouveaux brins d'ADN. Les cellules végétales ont besoin de DDM1 parce que leur ADN est étroitement emballé. Les cellules enroulent leur ADN autour de protéines d'emballage appelées histones afin de maintenir leurs génomes compacts et ordonnés. « Mais cela bloque l'accès à l'ADN pour toutes sortes d'enzymes importantes », explique M. Martienssen. Pour que la méthylation puisse avoir lieu, « il faut enlever les histones ou les faire glisser ».

MM. Martienssen et Eric Richards, un ancien collègue du CSHL, ont découvert DDM1 il y a 30 ans. Depuis, les chercheurs ont appris qu'il fait glisser l'ADN le long de ses protéines d'emballage pour exposer les sites nécessitant une méthylation. M. Martienssen compare ce mouvement à un yo-yo glissant le long d'une corde. Les histones « peuvent monter et descendre le long de l'ADN, exposant des parties de l'ADN à la fois, mais sans jamais tomber », explique-t-il.

Grâce à des expériences génétiques et biochimiques, M. Martienssen a mis en évidence les histones exactes que DDM1 déplace. Mme Joshua-Tor a utilisé la cryo-microscopie électronique pour capturer des images détaillées de l'enzyme interagissant avec l'ADN et les protéines d'emballage associées. Ils ont pu voir comment DDM1 s'accroche à des histones particulières pour remodeler l'ADN emballé. « Un lien inattendu qui relie DDM1 s'est avéré correspondre à la première mutation découverte il y a des années », explique Mme Joshua-Tor.

Les expériences ont également révélé comment l'affinité de DDM1 pour des histones spécifiques préserve les contrôles épigénétiques d'une génération à l'autre. L'équipe a montré qu'une histone présente uniquement dans le pollen est résistante au DDM1 et agit comme un substitut lors de la division cellulaire. « La plante se souvient de l'endroit où se trouvait l'histone au cours de son développement et conserve cette mémoire dans la génération suivante », explique M. Martienssen.

Les plantes ne sont peut-être pas les seules dans ce cas. Les humains dépendent également de protéines de type DDM1 pour maintenir la méthylation de l'ADN. Cette nouvelle découverte pourrait aider à expliquer comment ces protéines maintiennent nos génomes fonctionnels et intacts.

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* Source : Scientists dig up secrets on how plants control inheritance | AGDAILY