CENTROMÈRE: CONCEPTS, CARACTÉRISTIQUES, POSITION, FONCTION - LA BIOLOGIE - 2025

Les centromères sont des structures chromosomiques fondamentales qui maintiennent ensemble les chromatides soeurs pendant la division cellulaire. De plus, c'est l'endroit où les microtubules du fuseau se rejoignent pour séparer les chromosomes en fin de division cellulaire.

Les centromères ont été décrits pour la première fois en 1882 par le médecin et chercheur Walther Flemming (1843-1905), lorsqu'il a effectué une caractérisation détaillée de la division cellulaire.

Structure de base d'un chromosome, avec le centromère au centre. Source: lifeder.com

Les centromères sont également appelés «régions d'adhésion» ou «kinétochores». Cependant, on sait maintenant que ce sont les sites de liaison du complexe d'ADN et de protéines qui forment le kinétochore.

Concepts

La fonction du centromère chez tous les êtres vivants est la même, mais chaque espèce présente des caractéristiques uniques et il peut y avoir des différences interspécifiques en termes de structure, de taille et de complexité.

Représentation graphique d'un centromère humain (Source: Silvia3 via Wikimedia Commons) L'ADN qui fait partie des centromères subit des modifications constantes (évolue), ce qui implique qu'il existe des différences significatives entre les espèces, même lorsque celles-ci sont évolutives très proches.

Pour les scientifiques, l'étude du centromère n'est pas une tâche facile, car chez les plantes et les animaux, ces «structures» ou «régions» sont contenues dans des portions du génome de type satellite (très répétitives), ce qui rend difficile la cartographie à l'aide de techniques de séquençage conventionnel.

Les mutations dans la région centromérique ont de graves implications physiologiques chez l'homme. Les anomalies de sa structure et de ses fonctions sont mortelles ou associées à des maladies congénitales et acquises, au cancer, à l'infertilité et à des troubles de la naissance.

Caractéristiques du centromère

Les centromères sont des parties de chromosomes qui contiennent des régions d'ADN hautement répétitives sous forme d'hétérochromatine. Ces régions sont spécialisées pour la fixation et la ségrégation des chromatides soeurs lors de la division cellulaire.

Généralement, les centromères contiennent les séquences d'ADN les plus anciennes, ordonnées successivement et proches de la frontière entre l'hétérochromatine et l'euchromatine, c'est-à-dire que les centromères sont des régions hautement hétérochromatiques.

Les séquences centromériques sont régulièrement classées en deux types: l'ADN satellite et les éléments transposables. Les deux types de séquence représentent la plupart de l'ADN contenu dans les centromères.

Organisation de l'ADN dans les régions centromériques de différentes espèces (Source: Gouttegd via Wikimedia Commons) Actuellement, les centromères sont considérés comme des structures complexes composées d'ADN génomique, qui est soumis à différents processus épigénétiques.

Puisque les centromères sont une partie chromatine des chromosomes, ils sont formés par un complexe d'ADN et de protéines histones qui favorisent leur «emballage».

Cependant, les nucléosomes des régions centromériques ne possèdent pas la protéine histone H3; au lieu de cela, ils ont une variante que l'homme du métier a identifiée comme, qui est spécifique du centromère.

Cette protéine de type histone varie considérablement entre les différentes espèces. Chez les mammifères, on l'appelle CENP-A, chez les arthropodes, on l'appelle CID et chez les champignons et les levures, on l'appelle Cse4.

Grâce aux différences spécifiques de la protéine CENH3 dans les centromères, ses caractéristiques et propriétés sont utilisées pour l'identification des espèces, en particulier de la région centromérique dans les chromosomes.

Position

L'emplacement du centromère sur les chromosomes est visualisé dans les caryotypes comme un «rétrécissement», qui est généralement appelé «constriction primaire».

Dans certains organismes, les centromères ne se trouvent pas dans une région, mais sont plutôt «diffus», de sorte que les fibres du fuseau peuvent se rejoindre le long du chromosome entier. Ces chromosomes sont connus sous le nom de centromère diffus.

Schéma d'un chromosome centromère holocentrique ou diffus et d'un autre chromosome métacentrique (également appelé «monocentrique», car ils n'ont qu'un seul centromère) (Source: Mandrioli & Manicardi via Wikimedia Commons) La position du centromère indique la forme que prendra le chromosome lors de la division du noyau. Si le centromère est au milieu d'un chromosome, il prendra la forme d'un «V» car il est séparé vers les pôles opposés de la cellule de division.

Au contraire, si le centromère est proche de l'une des extrémités d'un chromosome, celui-ci, lorsqu'il est séparé de sa chromatide sœur, aura une forme en «J» lors de la ségrégation. De même, si le centromère est situé aux extrémités d'un chromosome, la séparation lui donnera un aspect «tige rigide».

Il est important de mentionner que la position du centromère sur un chromosome indique la relation entre les longueurs de ses deux bras (le court ou «p» et le long ou «q»). Cette relation est assez spécifique pour chaque type de chromosome.

Selon la position du centromère, trois types de chromosomes sont reconnus:

Types de chromosomes et emplacement du centromère. A: bras court (p). B: centromère. C. Bras long (q). D: chromatide sœur. I-Telocentric: le centromère est près du sommet. Bras p un peu visibles. II-Acrocentrique: les bras q sont plus longs que les bras p, mais ils sont plus longs que dans les télocentriques. III-Sous-métacentrique: les bras p et q sont de longueur similaire mais pas égaux. IV-métacentrique: bras q et p égaux en longueur. Fockey003

Chromosomes télocentriques

Ces chromosomes ont le centromère à l'extrémité de l'un des deux «bras» de la chromatine. Ce sont ceux qui se déplacent sous forme de tiges rigides lors de la ségrégation vers les pôles en division cellulaire.

Chromosomes acrocentriques

Dans ce type de chromosomes, le centromère est plus déplacé vers l'une des extrémités que vers l'autre. Lorsque la cellule se divise et que les chromosomes se séparent, les chromosomes acrocentriques sont ceux qui acquièrent une forme en «J».

Chromosomes métacentriques

Les chromosomes métacentriques ont des centromères situés dans tout le centre du chromosome, séparant deux bras de longueur égale. En raison de l'emplacement de leur centromère, les chromosomes métacentriques sécrètent en forme de V pendant l'anaphase de la division cellulaire.

Fonction

Les centromères sont le moyen universel de sécrétion efficace des chromosomes dans tous les organismes eucaryotes. Ce sont les sites de fixation des microtubules pour exercer la force mécanique précise pour séparer les chromosomes ou les chromatides pendant la méiose ou la mitose.

Les fonctions spécifiques du centromère sont l'adhésion et la séparation des chromatides soeurs, la fixation des microtubules, le mouvement des chromosomes lors de la ségrégation vers les cellules filles, l'établissement de l'hétérochromatine et, en plus, ils représentent un point de contrôle de la mitose.

Chez les mammifères, des protéines de type CENP se trouvent dans l'hétérochromatine du centromère. Ceux-ci peuvent être de trois types CENP-A, CENP-B et CENP-C, tous participant à l'assemblage du kinétochore.

L'absence de la protéine CENP-C peut entraîner de graves erreurs dans la ségrégation des chromosomes, car il s'agit d'une protéine qui a des propriétés de liaison à l'ADN et d '«auto-association» et est directement liée à la ségrégation de dysfonctionnement des chromosomes et des kinétochores.

On sait actuellement que certaines régions des centromères sont transcriptionnellement actives. Celles-ci codent pour de petits ARN interférents, qui participent au silençage transcriptionnel de certaines régions du génome.

Ces petits transcrits d'ARN double bande provenant des régions péricentromériques sont essentiels pour l'assemblage de l'hétérochromatine et sont les régions transcriptionnelles pour réguler les étapes avant la division cellulaire.

Références

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