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Comment les modifications de la structure du génome 3D affectent la fertilité

Le génome est étroitement organisé (emballé) à l’intérieur du noyau cellulaire. La régulation du génome en trois dimensions (3D) est fondamentale, car elle régule l’expression des gènes.

Une étude menée par des scientifiques de l’Université de Barcelone (UAB) utilisant des modèles murins a montré que l’organisation 3D du génome est très dynamique lors de la formation des cellules germinales mâles (précurseurs du sperme) et que des changements dans cette structure peuvent affecter la fertilité. .

Recherche publiée dans Communications de la nature, Décrit l’organisation du génome 3D dans les cellules germinales de populations sauvages de souris domestiques (Mus musculus localus) avec des réarrangements chromosomiques et des changements dans le génome qui modifient la structure chromosomique. L’étude représente une avancée majeure dans la recherche sur les mécanismes de génération et de régulation de la structure et de la fonction du génome lors de la formation des gamètes (ovocytes et spermatozoïdes).

Les organismes se reproduisant sexuellement produisent des gamètes haploïdes (avec un ensemble de chromosomes) à travers deux divisions cellulaires successives précédées d’un seul cycle de réplication du génome. Au cours de ce processus (appelé méiose), la régulation du génome est étroitement régulée pour permettre la recombinaison, un mécanisme essentiel qui maintient la diversité génétique d’un organisme en échangeant des chromosomes homologues pour des ancêtres, tout en permettant simultanément au résultat résultant de transmettre les chromosomes de manière intégrée, avec aucun changement Dans sa structure et / ou son numéro, à la génération suivante.

«L’étude montre que la dynamique de l’organisation du génome pendant la formation et la recombinaison des gamètes est affectée par la présence de réarrangements chromosomiques», explique-t-il Aurora Ruiz Herrera, Professeur Associé au Département de Biologie Cellulaire, Physiologie et Immunologie et Institut de Biotechnologie et Biomédecine (IBB) de l’UAB, et Chef du Département de Recherche. “Nous avons découvert que ces réarrangements chromosomiques affectent le repliement des chromosomes dans le noyau des cellules germinales, modifiant ainsi le modèle d’appariement des chromosomes homologues et la recombinaison méiotique. Ces résultats ouvriront la voie à de nouvelles recherches sur les mécanismes génétiques responsables de la stérilité.”

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“Les résultats indiquent l’importance du contexte génomique tridimensionnel dans lequel la recombinaison a lieu, car des facteurs tels que la réorganisation chromosomique peuvent façonner la constitution génétique d’une espèce spécifique”, explique-t-il. Covadonga fara, Un membre du groupe de recherche organisé par Aurora Ruiz-Herrera et co-auteur de l’article.

Selon les scientifiques, l’identification des mécanismes qui régulent la structure et la fonction du génome lors de la formation des gamètes est essentielle, car l’édition de ce processus peut provoquer des troubles tels que la stérilité et une modification du nombre de chromosomes, comme la trisomie 21.

La participation à cette étude menée par l’UAB (Département de Biologie Cellulaire, Physiologie et Immunologie et Département de Biologie Animale, Biologie Végétale et Ecologie) étaient également des équipes de recherche du Centre National d’Analyse Génomique du Centre de Régulation Génomique (CNAG-CRG), Sequentia Biotech et Cornell University (États-Unis).

Référence: Vara C, Paytuví-Gallart A, Cuartero Y, et al. Effet de la fusion chromosomique sur le repliement du génome 3D et la recombinaison dans la lignée germinale. Nat Combs. 2021; 12 (1): 2981. Doi: 10.1038 / s41467-021-23270-1.

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Delphine Perrault

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