Le génome : le livre de recettes d'un organisme, 2ième partie : les chromosomes

Après la première partie sur qu'est-ce que c'est qu'un génome, voici logiquement la deuxième (je ne veux aucun commentaire su ma fréquence de publication).

On a vu précédemment de quoi était faite une molécule d'ADN, les éléments qui la composent. On va voir maintenant comment tout ça se présente dans une cellule humaine, de chien, de poulet, d'arbre, etc...

Une cellule, typiquement, c'est pas très gros. Il y en a des plus ou moins grosses, mais une cellule de peau va faire typiquement dans les 30 micromètres (µm, il en faut un million pour faire un mètre). Le noyau, lui, va faire dans les 6 micromètres.

Cellule très schématisée

Une cellule eucaryote (en gros, tout ce qui va des levures type levures de bière à nous en passant par les mouches, les vers de terre, etc) se compose d'un noyau et d'un cytoplasme, le tout entouré d'une membrane (qui n'est pas schizophrène mais double, mais ça on le verra une autre fois). C'est dans le noyau que le génome va être stocké et nul par ailleurs. En

Un génome, d'ailleurs, ça fait quelle taille ? Encore une fois, prenons le génome humain comme référence. La longueur d'une paire de bases est estimée à environ 0,34 nanomètres (nm, c'est pire que les micromètres puisqu'il en faut un milliard pour faire un mètre), ce qui ne pèse pas très lourd, vous allez me dire, par rapport à la taille de la cellule, on a un peu de Homer de marge.

Mais dans le génome humain, il y en a deux fois trois milliard de ces paires de bases (six au total, le compte est bon) ! Ça fait beaucoup, surtout quand on regarde la longueur totale de toutes ces paires de bases : 0,34 * 6 milliards ≈ 2 milliards de nanomètres = 2 mètres.

Essayer de visualiser ça : dans chaque cellule de votre corps, il y en a pour 2 mètres d'ADN...

Bon, maintenant, le plus important : comment faire rentrer tout ça dans la cellule. Comment diable faire rentrer 2 mètres d'ADN dans un noyau à peu près 300 000 fois plus petit. C'est un peu une variante du problème rencontré à chaque départ en vacances par beaucoup de vacanciers ("comment faire rentrer trois tonnes de valises dans cette petite Mini Cooper").

Déjà, tout ce matériel génétique n'est pas "concentré" en une seule molécule, mais en plusieurs. Ce sont les fameux chromosomes. Ensuite, dans chaque chromosome, l'ADN va être compacté, compressé sur lui-même assez simplement en fin de compte.

En fait, une hélice d'ADN peut être vue un peu comme un brin de ficelle.

une ficelle bleu

Ça veut dire que l'ADN n'est pas rigide mais peut se tordre, s'enrouler. Ce qui va nous simplifier la tâche. On va voir comment est compacté l'ADN dans une cellule lambda.

La première étape consiste à enrouler l'ADN autour de structures protéiques (plusieurs protéines mises ensemble) nommées histones.

de l'ADN enroulé autour d'un histone

Autour de chaque histone, le brin d'ADN va faire 1,65 tours représentant 147 paires de bases. Chaque histone est constitué de 4 sous-unités (H3, H4, H2A et H2B de leurs petits noms).

les 4 sous-unités d'un histone

 En répétant ceci beaucoup de fois pour l'ADN, on va obtenir une structure qu ressemble à un collier de perle.

un cadeau original pour votre chère et tendre...

Efficace.
La suite va dépendre de la région du génome dans laquelle on se trouve et si celle-ci est active ou non, plus précisément si les gènes situés dans ladite région sont actifs ou pas. Un gène actif doit pouvoir être accessible à la machinerie cellulaire. Pensez aux bagages de ma grand-mère. Si le casse-croute est planqué au fond de la valise, ça va être difficile d'y accéder à l'heure de la pause midi. C'est pareil pour différentes régions du génome. Ce qui sert va rester dans cette configuration collier de perles, ce qui ne sert pas va être encore condensé.

Cela est fait de manière assez simple. Comme pour la ficelle, si on tourne les deux bouts dans des sens opposés, elle va s'enrouler sur elle-même. Idem pour l'ADN, celui-ci s'enroule autour de lui-même. Prenez un câble ou une corde (vous en avez surement à porté de main) pour essayer, c'est aussi simple.

Et voilà comment on réussi à faire rentrer le vélo, les raquettes de tennis et les valises dans la voiture plusieurs mètres d'ADN dans un tout petit noyau d'une toute petite cellule.