Des chercheurs ont produit les cartes les plus détaillées à ce jour de la manière dont l'ADN humain se plie et se réorganise en trois dimensions et au fil du temps. Ce travail, dirigé par des scientifiques de la Northwestern University dans le cadre du projet 4D Nucleome, met en lumière comment l'architecture du génome influence l'activité des gènes et le risque de maladies. Les résultats, publiés dans Nature, pourraient accélérer la découverte de mutations génétiques liées à des maladies comme le cancer.
Dans une avancée significative pour la génétique, des scientifiques de la Northwestern University, collaborant sur le projet 4D Nucleome, ont créé des cartes complètes de l'organisation tridimensionnelle du génome humain et de ses changements au fil du temps. La recherche a utilisé des cellules souches embryonnaires humaines et des fibroblastes pour capturer la manière dont l'ADN interagit, se plie et se déplace pendant la croissance, la fonction et la division cellulaire. Publiée dans la revue Nature en 2025, l'étude fournit de nouvelles perspectives sur les arrangements physiques qui contrôlent l'expression des gènes. L'ADN ne reste pas sous forme de brin linéaire à l'intérieur des cellules ; il forme des boucles et des compartiments dans le noyau, qui déterminent quels gènes s'activent ou se désactivent. Cela affecte le développement, l'identité cellulaire et la susceptibilité aux maladies. L'équipe a intégré plusieurs techniques génomiques pour générer un ensemble de données détaillé, révélant plus de 140 000 boucles de chromatine par type de cellule, ainsi que des éléments d'ancrage qui régulent les gènes. Ils ont également classé les domaines chromosomiques et produit des modèles 3D haute résolution au niveau de la cellule unique, montrant des variations de structure liées à des processus comme la transcription et la réplication de l'ADN. L'auteure principale correspondante Feng Yue, professeure Duane and Susan Burnham de médecine moléculaire au département de biochimie et génétique moléculaire de la Northwestern, a souligné l'importance de ce travail. «Comprendre comment le génome se plie et se réorganise en trois dimensions est essentiel pour comprendre le fonctionnement des cellules», a déclaré Yue. «Ces cartes nous offrent une vue sans précédent sur la manière dont la structure du génome aide à réguler l'activité génique dans l'espace et le temps.» Les chercheurs ont évalué diverses technologies pour évaluer leur efficacité à détecter les boucles, les limites de domaines et les changements positionnels. Ils ont également développé des outils computationnels pour prédire le pliage du génome à partir de séquences d'ADN seules, permettant d'estimer comment les variants génétiques pourraient altérer les structures 3D sans expériences en laboratoire. Ces avancées promettent des bénéfices pour la médecine, en particulier parce que de nombreuses variantes liées à des maladies se produisent dans des régions non codantes. «L'organisation 3D du génome fournit un cadre puissant pour prédire quels gènes sont susceptibles d'être affectés par ces variants pathogènes», a noté Yue. Les applications futures pourraient inclure la ciblage d'erreurs structurelles dans des cancers comme la leucémie par des médicaments tels que des inhibiteurs épigénétiques, potentiellement menant à de nouveaux diagnostics et thérapies.
