EUCHROMATINE: STRUCTURE ET FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

L' euchromatine est la partie des chromosomes eucaryotes qui est composée de chromatine légèrement tassée et contenant la plupart des séquences de gènes codants du génome de nombreux organismes.

Cette région des chromosomes eucaryotes est associée à des zones transcriptionnellement actives, c'est pourquoi elle est d'une grande importance pour les cellules d'un organisme. Il est clairement visible dans les cellules qui ne se divisent pas, car il devient hétérochromatine lors de la condensation ou du compactage, une étape préalable à la division cellulaire mitotique et / ou méiotique.

L'euchromatine est accessible à la machinerie transcriptionnelle (Source: Wenqiang Shi via Wikimedia Commons)

Ainsi, l'euchromatine est l'un des deux types d'organisation structurale de la chromatine, le second étant l'hétérochromatine, qui peut être facultative ou constitutive.

Structure

La structure de l'euchromatine peut être décrite exactement comme la structure de la chromatine trouvée dans de nombreux manuels, car l'une des rares différences entre cette dernière et l'hétérochromatine est le niveau de compactage ou de condensation du brin ADN + protéine.

Chromatine

L'ADN des organismes eucaryotes se trouve dans le noyau, en association étroite avec un grand nombre de protéines. Parmi ces protéines, il y en a quelques-unes d'une importance considérable, les histones, qui sont responsables de "l'organisation" et de la condensation des brins d'ADN chromosomique, permettant à ces grosses molécules de "pénétrer" dans un si petit espace et de contrôler l'expression des gènes.

Chaque chromosome eucaryote est composé d'un seul brin d'ADN et d'un grand nombre de protéines histones. Ces structures sont significativement dynamiques, car leur degré de compactage est modifié non seulement en fonction des besoins transcriptionnels cellulaires, mais également en fonction du moment du cycle cellulaire et de certains signaux environnementaux.

Les altérations du compactage de la chromatine affectent, d'une manière ou d'une autre, le niveau d'expression génétique (dans certaines régions plus que dans d'autres), donc cela correspond à un niveau de régulation épigénétique de l'information.

Les histones permettent de raccourcir la longueur des brins d'ADN de chaque chromosome de près de 50 fois, ce qui est particulièrement important lors de la division cellulaire, car le compactage de la chromatine assure la ségrégation correcte des chromosomes entre les cellules filles.

L'octamère d'histone

Les molécules d'ADN des chromosomes eucaryotes sont enroulées autour d'une structure «cylindrique» composée de huit protéines histones: H2A, H2B, H3 et H4. Le noyau octamérique est composé de deux dimères de H2A et H2B et d'un tétramère des protéines H3 et H4.

Les histones sont des protéines basiques, car elles ont un grand nombre de résidus d'acides aminés chargés positivement, tels que la lysine et l'arginine, par exemple. Ces charges positives interagissent électrostatiquement avec les charges négatives des molécules d'ADN, favorisant l'union de celles-ci avec le noyau protéique.

Chaque octamère d'histone s'enroule environ 146 paires de bases, formant ce que l'on appelle un nucléosome. La chromatine est constituée de nucléosomes consécutifs, reliés entre eux par un court morceau d'ADN et une protéine de pontage ou de jonction d'histones appelée H1. Cette configuration diminue la longueur de l'ADN environ 7 fois par rapport à la longueur initiale.

Les protéines histones ont également des «queues» d'acides aminés qui dépassent des nucléosomes et qui peuvent subir des modifications covalentes qui peuvent modifier le niveau de compactage de la chromatine (le compactage est également affecté par les modifications covalentes de l'ADN, telles que, méthylation des cytokines, qui favorise le compactage).

En fonction de la durée de vie de chaque cellule, le brin constitué des nucléosomes peut se compacter encore plus, formant une structure fibreuse connue sous le nom de «fibre 30 nm», qui raccourcit encore 7 fois la longueur de la molécule d'ADN.

Cette fibre de 30 nm peut être organisée à l'intérieur du coeur sous forme de boucles radiales; ces boucles sont caractérisées par le fait qu'elles abritent des gènes transcriptionnellement actifs et correspondent à l'euchromatine.

Euchromatine et hétérochromatine

L'euchromatine et l'hétérochromatine sont les deux types d'organisation de la chromatine. L'hétérochromatine est la partie la plus compacte ou "fermée" d'un chromosome; elle est caractérisée par les marques biochimiques d'hypoacétylation et d'hyperméthylation (chez les eucaryotes supérieurs la méthylation du résidu 9 de l'histone H3).

Associées à l'hétérochromatine, on trouve des régions génomiques silencieuses sur le plan de la transcription, des régions de séquences répétitives et des régions «vestigiales» d'éléments transposables et de rétrotransposons envahissants, pour n'en nommer que quelques-uns.

L'organisation de la chromatine dans le noyau (Source: Sha, K. et Boyer, LA The chromatin signature of pluripotent cells (31 mai 2009), StemBook, éd. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook. 1.45.1, http://www.stembook.org. Via Wikimedia Commons)

L'hétérochromatine compose les régions télomériques et centromériques des chromosomes, qui sont fonctionnellement importantes pour la protection des extrémités de ces structures et pour leur ségrégation correcte lors des événements de division cellulaire.

De plus, en fonction des besoins transcriptionnels d'une cellule, une partie de la chromatine peut hétérochromatine à un moment et libérer cette compaction à un autre.

L'euchromatine, en revanche, est caractérisée par une hyperacétylation et une hypométhylation, plus spécifiquement par des "marqueurs" de groupe acétyle au niveau du résidu lysine 4 des histones H3 et H4.

Il correspond aux régions «plus lâches» de la chromatine et représente généralement les parties les plus actives sur le plan transcriptionnel, c'est-à-dire là où le plus grand nombre de gènes codants sont regroupés.

Fonctions de l'euchromatine

L'euchromatine est très abondante dans le noyau cellulaire lorsque les cellules ne se divisent pas, c'est-à-dire lorsque les chromosomes ne sont pas condensés et ne présentent pas leur forme caractéristique.

Étant donné que cette partie de la chromatine contient le plus grand nombre de gènes transcriptionnellement actifs, l'euchromatine a des fonctions importantes dans le développement ainsi que dans le métabolisme, la physiologie et la régulation des processus biologiques vitaux inhérents aux cellules.

Parce que?

Parce que les gènes «actifs» codent pour toutes les protéines et enzymes nécessaires à la réalisation de tous les processus métaboliques et physiologiques d'une cellule.

Les gènes qui ne codent pas pour les protéines, mais qui sont également actifs du point de vue transcriptionnel, ont généralement des fonctions régulatrices, c'est-à-dire qu'ils codent pour de petites molécules d'ARN, pour des facteurs de transcription, des ARN ribosomaux, etc.

Par conséquent, la régulation des processus transcriptionnels dépend également des informations contenues dans l'euchromatine, ainsi que de la régulation des processus liés à la division et à la croissance cellulaires.

Références

1. Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., Stiling, P., Hasenkampf, C., Hunter, F.,… et Riggs, D. (2010). La biologie.
2. Eissenberg, J., Elgin, S. (2005) Hétérochromatine et Euchromatine. Encyclopédie des sciences de la vie. John Wiley & Sons, Ltd.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT et Miller, JH (2005). Une introduction à l'analyse génétique. Macmillan.
4. Grunstein, M., Hecht, A., Fisher-Adams, G., Wan, J., Mann, RK, Strahl-Bolsinger, S.,… et Gasser, S. (1995). La régulation de l'euchromatine et de l'hétérochromatine par les histones chez la levure. J Cell Sci, 1995 (supplément 19), 29-36.
5. Tamaru, H. (2010). Confiner le territoire euchromatine / hétérochromatine: le jumonji franchit la ligne. Genes & development, 24 (14), 1465-1478.