5.19 : La position de la chromatine affecte l’expression génique

L'expression des gènes est régulée à plusieurs niveaux, en commençant par l'initiation de la transcription et en se déplaçant jusqu'à la traduction de l'ARNm mature en une protéine fonctionnelle. Cependant, toutes les enzymes nécessaires à l'expression et à la régulation des gènes ne sont pas réparties de manière égale dans le noyau. Au lieu de cela, elles sont limitées à des foyers définis spatialement.

Il en résulte des territoires non-chevauchants dans le noyau, avec une activité biochimique spécifique. Par exemple, les gènes codant pour l'ARN ribosomique, présents sur les chromosomes 13, 14, 15, 21 et 22, également connu sous le nom d'organisateur du nucléole, sont regroupés dans le nucléole, site de formation des ribosomes dans la cellule. Cela signifie que la chromatine peut être repositionnée sur des foyers fonctionnellement distincts pour une expression et une régulation coordonnées des gènes.

Toutefois, la chromatine peut également s'étendre en dehors de son territoire, formant une boucle étendue qui peut modifier le modèle d'expression génique. Par exemple, le gène CFTR humain est situé à la périphérie nucléaire dans les cellules où il est silencieux. Toutefois, dans les cellules où le gène est exprimé, la chromatine contenant cette région est repositionnée vers l'intérieur.

La plupart des cellules eucaryotes ont plusieurs fibres de chromatine, avec une longueur et un rapport de compaction distinct. Par conséquent, le positionnement de la chromatine dépend également des contraintes physiques de son emballage à l'intérieur du noyau. Dans les cellules à noyaux sphériques, comme les lymphocytes, la chromatine est positionnée radialement, avec des gènes exprimés activement vers l'intérieur et les gènes réprimés à la périphérie.

Dans les cellules avec des noyaux non-sphériques, comme les fibroblastes, les fibres de chromatine plus courtes tendent à occuper la position interne, tandis que les fibres de chromatine plus longues sont positionnées à la périphérie du noyau. Le repositionnement de la chromatine est également associé à différents types de cancers, où des profils d'expression génique modifiés dus au repositionnement de la chromatine peuvent entraîner la formation de tumeurs. Par exemple, le repositionnement du chromosome 18 de la périphérie nucléaire à l'intérieur est observé dans le développement de carcinomes cervicaux et côlons.