Des recherches montrent comment l’ARN « indésirable » contrôle nos gènes

Des chercheurs de l’Université d’État de l’Arizona ont réalisé une avancée significative dans la compréhension de la manière dont les gènes sont contrôlés dans les organismes vivants. La nouvelle étude, publiée dans la revue Recherche sur les acides nucléiquesse concentre sur des fragments critiques d’ARN dans le minuscule ver rond transparent Caenorhabditis elegans (C. elegans).

L’étude fournit une carte détaillée des régions 3’UTR de l’ARN chez C. elegans. Les 3’UTR (régions non traduites) sont des segments d’ARN impliqués dans la régulation des gènes.

La nouvelle carte est un outil précieux pour les scientifiques qui étudient la manière dont les gènes de l’ADN sont activés et désactivés après leur transcription en ARN. Grâce à ces données, les scientifiques peuvent faire de meilleures prévisions sur la manière dont les petites molécules d’ARN (miARN) interagissent avec les gènes pour contrôler leur activité. Les chercheurs ont également exploré des régions cruciales des 3’UTR qui aident au traitement et à la régulation des molécules d’ARN.

En étudiant le matériel génétique de cet organisme modèle, les chercheurs acquièrent des connaissances plus approfondies sur les mystères du comportement des gènes, mettant en lumière les processus biologiques fondamentaux essentiels à la santé et à la maladie humaines.

« Ce travail monumental représente l’aboutissement de 20 ans de travail acharné. Nous avons enfin une image complète de la manière dont les gènes se forment dans les organismes supérieurs », déclare Marco Mangone, auteur correspondant de la nouvelle étude.

« Grâce à cet ensemble de données complet, nous pouvons désormais identifier et étudier tous les éléments de régulation et de traitement au sein de ces sections de gènes. Ces éléments déterminent la durée de l’expression des gènes, leur localisation spécifique dans les cellules et le niveau d’expression requis. »

Mangone est chercheur au Biodesign Virginia G. Piper Center for Personalized Diagnostics et professeur à la School of Life Sciences de l’ASU.

Les gènes ne sont que la moitié de l’histoire

Les gènes sont des segments d’ADN qui contiennent les plans d’une étonnante diversité de la vie sur Terre. Cependant, une partie du secret de cette polyvalence ne réside pas dans les gènes eux-mêmes, mais dans la façon dont leurs effets sont finement réglés. Les gènes fournissent les instructions pour la fabrication des protéines, qui jouent un rôle essentiel dans la construction et la réparation des cellules et des tissus, l’accélération des réactions chimiques et la défense de l’organisme contre les agents pathogènes.

Pour produire des protéines, les gènes ont besoin d’une molécule intermédiaire appelée ARN. Au cours de ce processus, l’ADN est d’abord copié en ARN, qui agit comme un pont entre le modèle d’ADN et les protéines résultantes. Bien que notre génome ADN soit fixé dès la naissance, l’ARN offre au corps une flexibilité énorme en régulant la manière dont les gènes sont exprimés.

Une fois les instructions génétiques transcrites de l’ADN en ARN messager (ARNm), des segments spécialisés de l’ARNm, les 3’UTR, peuvent réguler la manière dont les protéines sont produites.

Les 3’UTR sont des segments d’ARN situés à l’extrémité d’une molécule d’ARN messager. Ils contribuent à réguler la manière et le moment de la production des protéines en contrôlant la stabilité et l’efficacité de l’ARNm. Cette régulation permet des réponses dynamiques aux changements environnementaux et permet de contrôler la production de protéines, ce qui est essentiel pour s’adapter à divers besoins physiologiques.

Les 3’UTR reconsidérés

Au départ, les ARN non codants comme les 3’UTR étaient considérés comme des fragments génétiques non essentiels car ils ne codaient pas eux-mêmes de protéines. Cependant, des recherches récentes révèlent qu’ils sont essentiels pour modifier le comportement des gènes et influencer la stabilité, la localisation et l’efficacité de la traduction de l’ARNm. La traduction désigne le processus de conversion de l’ARN en protéines composées de séquences d’acides aminés.

Les 3’UTR font partie intégrante d’un système sophistiqué et hautement adaptable de contrôle et d’équilibre de la production de protéines. De plus, ces éléments régulateurs de l’ARN contiennent souvent des sites de liaison pour d’autres éléments responsables de la régulation des protéines, notamment les microARN et les protéines de liaison à l’ARN.

Malgré leur importance, les scientifiques en savaient jusqu’à présent peu sur ces gènes. La nouvelle étude comble cette lacune en cartographiant les 3’UTR de presque tous les gènes de C. elegans, fournissant ainsi la carte la plus complète de ce type pour un animal.

Une fenêtre sur la fonction des gènes et la maladie

C. elegans est un petit nématode transparent qui est l’un des organismes modèles les plus étudiés en recherche biologique. Son importance réside dans sa simplicité, son cycle biologique court et sa structure génétique bien cartographiée.

L’organisme partage de nombreuses voies biologiques essentielles avec l’homme, ce qui le rend précieux pour l’étude de la fonction des gènes, du développement et des processus pathologiques. Son corps transparent permet aux chercheurs d’observer les processus cellulaires en temps réel, et sa composition génétique permet la manipulation précise des gènes.

Ces caractéristiques font de C. elegans un outil puissant pour découvrir des mécanismes fondamentaux de la biologie qui sont souvent conservés à travers les espèces, y compris les humains.

L’étude a révélé que le processus de commutation entre les différentes 3’UTR est moins courant chez C. elegans qu’on ne le pensait auparavant. Cela remet en cause les croyances antérieures et souligne la complexité de la régulation des gènes. À l’aide de ces nouvelles données, les scientifiques ont mis à jour leurs prévisions sur la manière dont les microARN interagissent avec les gènes.

Les résultats de cette nouvelle étude ont des implications considérables pour la santé humaine. Les problèmes de contrôle génétique peuvent entraîner des maladies comme le cancer, le diabète et les troubles neurologiques. En fournissant une carte détaillée des 3’UTR et de leurs éléments régulateurs, la recherche offre de nouvelles perspectives qui pourraient conduire à de meilleurs traitements et thérapies.

Le nouvel ensemble de données produit dans le cadre de l’étude constituera une ressource essentielle pour les scientifiques qui étudient la génétique et la santé humaine. L’équipe de l’ASU prévoit de poursuivre ses recherches pour explorer plus en détail le fonctionnement de ces éléments régulateurs et leur influence cruciale sur le contrôle des gènes.