Les cellules dun organisme possèdent toutes le même ADN, mais seuls certains gènes sont exprimés dans une cellule donnée. Ces gènes sont activés par des protéines appelées facteurs de transcription, en réponse à différents signaux biologiques. Les facteurs de transcription régulent ainsi lessentiel des processus cellulaires, aussi bien dans les cellules saines que malades. Un groupe de biologistes de lUniversité de Genève (UNIGE) a mis au point une technique originale pour identifier tous les facteurs de transcription impliqués dans nimporte quel processus et en réponse à nimporte quel signal. Les applications de cette méthode, publiée dans la revue Genes & Development, sont innombrables, que ce soit dans le domaine médical ou celui de la biologie fondamentale.
Chacune de nos cellules produit certaines protéines suite à un signal perçu, à linstar dune cellule du pancréas fabriquant de linsuline ou dun globule blanc sécrétant des anticorps pour neutraliser des microbes. Une fois capté par la cellule, le signal active une cascade biochimique afin de stimuler lexpression dun gène donné. Le facteur de transcription chargé dactiver ce gène se lie à des séquences dADN spécifiques dans une région appelée «promoteur», située en amont du gène.
De lADN aléatoire pour un ciblage précis
«Il existe plus de 1000 facteurs de transcription humains qui régulent lessentiel des processus cellulaires. Pouvoir identifier en parallèle tous ceux impliqués dans diverses fonctions permettrait de gagner beaucoup de temps dans de nombreux projets de recherche en biologie fondamentale et appliquée», explique Ueli Schibler, professeur honoraire au Département de biologie moléculaire de la Faculté des sciences de lUNIGE. A cette fin, le biologiste et son groupe ont mis au point une technique de criblage originale. «Nous avons construit une librairie de quelque 3000 promoteurs possédant des séquences dADN aléatoires répétées, suivis dun marqueur de luminescence et de codes-barres génétiques. La répétition des séquences aléatoires augmente fortement la probabilité didentifier un facteur de transcription spécifique», détaille Pauline Gosselin, chercheuse au sein du groupe et première co-auteure de larticle.
La totalité de ces promoteurs a été introduite dans des cellules humaines en culture, avant que celles-ci soient stimulées par un signal. «Les gènes de la librairie activés par ce signal vont être transcrits en ARN messagers. Nous parvenons ensuite à déterminer lesquels en identifiant les codes-barres auxquels ils sont associés. Finalement, les séquences dADN aléatoires répétées contenues dans ces promoteurs permettent de retrouver les facteurs de transcription qui se lient à ces séquences, dans une base de données existante», note Gianpaolo Rando, chercheur de léquipe genevoise et premier co-auteur de létude.
Un outil pionnier universel
Cette méthode, baptisée BarCoded Synthetic TAndem Repeat PROMoter (BC-STAR-PROM) screening, sappuie sur une technique mise au point au sein du groupe en 2013. «Nous lavons optimisée afin de pouvoir suivre lactivité de quelque 3000 promoteurs simultanément dans une seule expérience, plutôt que dintroduire les promoteurs un par un dans les cellules. Cela représente une formidable économie de temps et de travail», commente Ueli Schibler.
La technologie BC-STAR-PROM peut être appliquée à nimporte quel projet de recherche visant à explorer leffet cellulaire dun signal biologique ou dune substance chimique. Cet outil pionnier, dont les applications sont innombrables, permet par exemple didentifier les facteurs de transcriptions activés ou inhibés par un médicament, une infection ou un traitement en voie de développement. A laide de leur méthode, les chercheurs genevois ont déjà identifié les facteurs de transcription stimulés par la vinblastine, un médicament employé en chimiothérapie pour traiter différents types de tumeurs.
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Journal
Genes & Development