La chromatine est un complexe de macromolécules composées d’ADN, d’ARN et de protéines, qui se trouve à l’intérieur du noyau des cellules eucaryotes. La chromatine existe sous deux formes: l’hétérochromatine (condensée) et l’euchromatine (étendue). Les composants protéiques primaires de la chromatine sont des histones qui aident à organiser l’ADN en structures « en forme de perle” appelées nucléosomes en fournissant une base sur laquelle l’ADN peut être enroulé. Un nucléosome est constitué de 147 paires de bases d’ADN enroulées autour d’un ensemble de 8 histones appelées octomères. Le nucléosome peut être encore plié pour produire la fibre de chromatine. Les fibres de chromatine sont enroulées et condensées pour former des chromosomes. La chromatine permet à un certain nombre de processus cellulaires de se produire, notamment la réplication de l’ADN, la transcription, la réparation de l’ADN, la recombinaison génétique et la division cellulaire.
Chromatine, Chromosomes et Chromatides
Les gens confondent souvent ces trois termes: chromatine, chromosome et chromatide. Bien que toutes ces trois structures soient composées d’ADN et de protéines dans le noyau, chacune est définie de manière unique.
Comme mentionné ci-dessus, la chromatine est composée d’ADN et d’histones conditionnés en fibres fines et filandreuses. La chromatine subit une condensation supplémentaire pour former le chromosome. La chromatine est donc un ordre inférieur d’organisation de l’ADN, tandis que les chromosomes sont l’ordre supérieur d’organisation de l’ADN.
Les chromosomes sont des groupements monocaténaires de chromatine condensée. Au cours des processus de division cellulaire de la mitose et de la méiose, les chromosomes se répliquent pour s’assurer que chaque nouvelle cellule fille reçoit le nombre correct de chromosomes. Un chromosome dupliqué est double brin et a la forme familière de X. Les deux brins sont identiques et reliés au niveau d’une région centrale appelée centromère.
Une chromatide est l’un des deux brins d’un chromosome répliqué. Les chromatides reliées par un centromère sont appelées chromatides sœurs. À la fin de la division cellulaire, les chromatides sœurs se séparent et deviennent des chromosomes filles dans les cellules filles nouvellement formées.
La fonction de la chromatine
Emballage de l’ADN
C’est la fonction la plus fondamentale de la chromatine: compactification de longs brins d’ADN.La longueur de l’ADN dans le noyau est bien supérieure à la taille du compartiment dans lequel il est stocké. Pour entrer dans ce compartiment, l’ADN doit être condensé d’une manière ou d’une autre. Le rapport d’emballage est utilisé pour décrire le degré de condensation de l’ADN. Pour obtenir le rapport d’emballage global, l’ADN n’est pas emballé directement dans la structure de la chromatine. Au lieu de cela, il contient plusieurs hiérarchies d’organisation.
Le premier niveau d’emballage est obtenu par l’enroulement de l’ADN autour du nucléosome, ce qui donne un rapport d’emballage d’environ 6. Cette structure est invariante dans l’euchromatine et l’hétérochromatine de tous les chromosomes. Le deuxième niveau d’emballage est l’emballage de perles dans une fibre de 30 nm qui se trouve à la fois dans la chromatine interphase et dans les chromosomes mitotiques. Cette structure augmente le taux d’emballage à environ 40. L’emballage final se produit lorsque la fibre est organisée en boucles, échafaudages et domaines qui donnent un rapport d’emballage final d’environ 1 000 dans la chromatine interphase et d’environ 10 000 dans les chromosomes mitotiques.
Régulation de la transcription
La transcription est un processus dans lequel l’information génétique stockée dans l’ADN est lue par des protéines, puis transcrite en ARN, et l’ARN sera ensuite traduit en protéines fonctionnelles. Si la chromatine est renforcée et restreint l’accès aux protéines lues, il n’y a pas de transcription. L’euchromatine, un type étendu de chromatine, peut conduire le processus de transcription. Alors que l’hétérochromatine, le type condensé de chromatine, est trop serrée pour que l’ADN puisse être lu par les protéines.
Les fluctuations entre la chromatine ouverte et la chromatine fermée peuvent contribuer à la discontinuité de la transcription, ou à l’éclatement transcriptionnel. D’autres facteurs peuvent probablement être impliqués, tels que l’association et la dissociation des complexes de facteurs de transcription avec la chromatine. Le phénomène, par opposition aux modèles probabilistes simples de transcription, peut expliquer la grande variabilité de l’expression génique entre les cellules de la population isogène
La chromatine et la réparation de l’ADN
L’emballage de l’ADN dans la chromatine présente une barrière à tous les processus basés sur l’ADN. En raison de la disposition dynamique élevée des protéines et de l’ADN, la chromatine peut facilement changer de forme et de structure. La relaxation de la chromatine se produit rapidement au site d’une lésion de l’ADN, ce qui permet aux protéines de réparation de se lier à l’ADN et de le réparer.
Référence:
1. À Venir D E. La structure et la fonction de la chromatine. Progrès de la génétique humaine. Springer US, 1972: 237-431.
2. Widom J. Structure, dynamique et fonction de la chromatine in vitro. Revue annuelle de la biophysique et de la structure biomoléculaire, 1998, 27(1): 285-327.
3. Mercer T R, Mattick J S. Structure et fonction des ARN longs non codants dans la régulation épigénétique. Nature structurale &biologie moléculaire, 2013, 20(3): 300-307.