De nombreux articles, dont certains issus de notre équipe, suggèrent que l’ADN et donc le génome peut être représenté par un réseau, un système dans lequel de nombreux éléments interagissent entre eux (à l’instar des réseaux sociaux, des villes connectées par des routes, ou des neurones connectés entre eux dans le cerveau). Nous avons donc utilisé une méthode appelée “la  théorie des réseaux” afin de comprendre comment les différentes régions de l’ADN sont organisées à l’intérieur de la cellule (2 mètres d’ADN sont enveloppés à l’intérieur de chaque cellule!). Dans cette étude, nous présentons deux outils visant à aider les équipes de recherche qui s’intéressent à l’organisation structurale et fonctionnelle de l’ADN.

Nous présentons une application web (GARDEN-NET) et un outil bioinformatique (ChAseR) qui permettent d’explorer l’organisation en 3 dimensions des gènes et ce dans différents types de cellules. Lors de cette exploration, les lignes reliant chaque gène peuvent indiquer quels gènes sont proches les uns des autres (à la manière d’une carte de métro) permettant ainsi aux chercheurs de contextualiser leurs résultats d’analyse des propriétés de la chromatine.

À l’aide de ces outils, nous avons décrit comment l’ADN est enroulé sur lui-même à l’intérieur du noyau des cellules, et en quoi cela est lié aux caractéristiques et au comportement des différents types cellulaires. Par exemple, les cellules du système immunitaire forment différents réseaux d’ADN et de nombreux processus biologiques comme  l’expression de certains gènes  ou la réplication de l’ADN, peuvent ainsi être mieux compris lorsque l’on considère les caractéristiques de ces réseaux.

Certaines des mutations rencontrées dans le cancer affectent les parties du génome qui codent pour des protéines. Nous savons qu’un effet de ces mutations est de casser ces protéines et donc de compromettre leurs fonctions dans les processus cellulaires. Cependant, de nombreuses mutations se trouvent dans des régions du génome qui ne codent pas pour des protéines mais qui agissent comme des commutateurs pour les gènes. Les gènes ainsi activés ou désactivés peuvent avoir des conséquences tout aussi importantes pour le cancer que la mutation d’une protéine. La principale difficulté est que les commutateurs peuvent être situés très loin de leurs gènes lorsque l’on observe leur position sur le génome. Si on regarde cette même position au regard du génome replié sur lui-même, il est ainsi possible de découvrir les réelles interactions entre un commutateur et son gène spécifique.

Le repliement de l’ADN change en fonction des cellules, notamment dans les leucémies des tumeurs du sang. Ces outils informatiques sont une réelle avancée dans la lutte contre ces cancers car ils permettent de mieux comprendre les différentes interactions dans l’ADN de ces cellules.

Découvrir l’article publié :

Nucleic Acids Res. 2020 May 7;48(8):4066-4080.
Using GARDEN-NET and ChAseR to Explore Human Haematopoietic 3D Chromatin Interaction Networks
Miguel Madrid-Mencía, Emanuele Raineri, Tran Bich Ngoc Cao, Vera Pancaldi

Mots clés :

  • Chromatine,
  • épigénomique,
  • théorie des réseaux,
  • hématopoïèse

Contact :

Vera Pancaldi/Nina Verstraete
Equipe : 21
Mail :  vera.pancaldi@inserm.fr

Une image :

GARDEN-NET et ChAseR sont deux outils qui permettent aux chercheurs, avec ou sans expertise en bioinformatique, d’analyser leurs résultats dans un contexte 3D de la chromatine vue sous forme de réseau.