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Actualités | L’équipe de Cornell utilise le séquençage de nouvelle génération pour révéler comment les transposons se déplacent et remodèlent le génome
Actualités | Une équipe de Cornell utilise le séquençage de nouvelle génération pour révéler comment les transposons se déplacent et remodèlent le génome
Des chercheurs de l’université Cornell rapportent que CUT&Tag, une méthode de cartographie génomique à haute résolution initialement utilisée pour étudier la chromatine, peut surmonter le biais du séquençage conventionnel à l’encontre des séquences répétitives. Elle apporte une clarté sans précédent sur la manière dont les transposons se déplacent, se localisent et fonctionnent au sein du génome. Autrefois considérés comme de l’« ADN poubelle », ces éléments génétiques sont aujourd’hui reconnus comme des acteurs importants des réponses immunitaires, des fonctions neurologiques, du développement embryonnaire et de l’évolution.
L’étude a été publiée dans iScience le 21 novembre. L’auteur correspondant Patrick Murphy (Ph.D. ’13), professeur associé de biologie moléculaire et de génétique au College of Agriculture and Life Sciences de Cornell, a déclaré que cette avancée permet de capturer avec précision du matériel génomique solide auparavant écarté lors de la préparation des échantillons, où les transposons sont concentrés.
L’« ADN poubelle » n’est pas un déchet, mais un vestige viral ancien profondément impliqué dans les fonctions biologiques
Les transposons ont été découverts pour la première fois dans le maïs par Barbara McClintock, lauréate du prix Nobel. Ils proviennent d’anciennes infections virales. Lorsque l’ADN viral pénétrait dans les cellules germinales de l’hôte, il pouvait être transmis de génération en génération et progressivement intégré au génome. « Ces anciennes séquences d’ADN viral ne sont plus des vestiges inactifs ; elles sont devenues des composants essentiels qui nous aident à fonctionner », a déclaré Murphy.
Chez l’être humain, le « saut » des transposons peut provoquer des mutations susceptibles de contribuer à des maladies, notamment l’hémophilie et certains cancers, ou de protéger contre des infections modernes. Certains transposons sont activés dès les tout premiers stades du développement embryonnaire et jouent un rôle essentiel dans la formation des cellules souches et le développement placentaire, contribuant à l’évolution des mammifères.
Bien que les transposons représentent la moitié du génome humain, une grande partie de leur fonction reste inconnue. Le séquençage conventionnel lyse les cellules et sépare les phases solide et liquide. Pendant des décennies, les chercheurs ont principalement étudié l’ADN de la phase liquide, tandis que la fraction solide riche en transposons a été négligée faute de méthodes adaptées, ce qui a contribué à l’étiquette d’« ADN poubelle ».
« Nous avons constaté que la fraction solide écartée est en réalité celle où se trouvent la plupart des transposons », a déclaré Murphy.
CUT&Tag donne une voix à la moitié négligée du génome
CUT&Tag a été introduite en 2019 pour étudier la structure de la chromatine. L’équipe de Cornell a montré qu’elle fonctionne également dans les régions de transposons riches en séquences répétitives et en structures complexes, tout en évitant les biais associés aux méthodes conventionnelles telles que ChIP. Cette avancée présente un vaste potentiel interdisciplinaire.
Certaines stratégies de traitement du cancer activent les transposons du génome afin de déclencher des attaques immunitaires contre les cellules tumorales. Une meilleure compréhension de ces mécanismes pourrait favoriser des thérapies ciblées plus précises. « Au cours des cinq à dix prochaines années, nous entrerons dans un âge d’or de la recherche sur les transposons, avec un vaste impact potentiel sur le traitement clinique, la médecine de la fertilité, la recherche sur le développement, la sélection agricole, la microbiologie et la spéciation », a prédit Murphy.
Une collaboration interinstitutionnelle fait progresser la recherche
Le premier auteur Brandon Park a rejoint le laboratoire de Murphy lorsque celui-ci était professeur à l’université de Rochester. Parmi les autres auteurs figuraient Kristin Murphy (Ph.D. ’13), chercheuse principale au College of Veterinary Medicine de Cornell, Shan Hua, chercheur postdoctoral, Karli Casler, chercheuse, ainsi que des collaborateurs du laboratoire de Mitchell O’Connell à l’université de Rochester. L’étude a été financée par les National Institutes of Health (NIH).
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