| Les chercheurs du Laboratoire de Physique des Solides (LPS) ont réussi à observer directement l’organisation de la chromatine au cœur de cellules d’embryons de drosophile, dans un état proche de celui du vivant. Grâce à une approche de cryo-tomographie électronique, ils ont mis en évidence une structure de l’ADN bien plus désordonnée et dynamique que les modèles classiques ne le suggéraient, avec des nucléosomes très variables et un repliement irrégulier du filament. Ils ont également identifié des formes atypiques de nucléosomes, probablement liées à l’activité des gènes. Ces résultats apportent un nouvel éclairage sur la manière dont l’ADN s’organise et se régule dans la cellule. |
Dans la plupart des chromosomes eucaryotes, l’ADN est organisé en « collier de perles » de nucléosomes reliés par des segments d’ADN de liaison. Cette organisation fondamentale a été décrite il y a plus de cinquante ans, mais son architecture réelle in situ demeure largement méconnue.
Pour répondre à cette question, nous avons développé une approche de cryo tomographie électronique appliquée à des sections vitreuses d’embryons de drosophile congelés dans leur état natif. Ce système expérimental permet de cibler différents compartiments fonctionnels de la chromatine, grâce à la ségrégation caractéristique de larges domaines compacts d’hétérochromatine constitutive dans ces embryons.
Nous avons ainsi visualisé et analysé le filament d’ADN enroulé autour des nucléosomes et les reliant entre eux. Nos analyses révèlent un repliement en zig-zag désordonné, caractérisé par des ADN de liaison très de longueurs très variables et de faible courbure, avec peu de différences entre compartiments fonctionnels. Les nucléosomes présentent eux-mêmes une grande variabilité conformationnelle, incluant des états ouverts, fermés et béants. Ces résultats confirment et précisent le modèle dynamique de « chromatine liquide » proposé précédemment.
Enfin, nous avons identifié différents types de particules présentant des quantités variables d’ADN enroulé à leur surface, de moins d’un tour à trois tours, alors que le nucléosome canonique correspond à environ 1,7 tour. Ces particules, compatibles avec la présence in situ de tétrasomes, hémisomes, hexasomes et di-nucléosomes chevauchants, sont localisées dans des nano domaines dispersés dans le nucléoplasme, correspondant à des régions d’euchromatine et / ou d’hétérochromatine facultative, et non dans les domaines compacts d’hétérochromatine constitutive. L’existence de telles particules avait été prédite théoriquement ou suggérée indirectement en lien avec la transcription.
Ce travail pionnier démontre le potentiel de la cryo tomographie électronique pour étudier l’organisation fonctionnelle des chromosomes in situ, au sein d’organismes entiers. En ciblant différents compartiments fonctionnels de la chromatine en interphase, il ouvre la voie à une meilleure compréhension du lien entre organisation structurale et état fonctionnel. En particulier, les particules de type sous-nucléosome et super-nucléosome pourraient correspondre à des états intermédiaires de la transcription, apportant ainsi un éclairage nouveau sur les bases moléculaires de la régulation de l’expression des gènes.
Financements
ANR CRYOCHROM (ANR-20-CE11-0020), FRISBI (French Infrastructure for Integrated Structural Biology, ANR-10-INSB-005) et iNext Discovery (EC H2020).
Références
Fatmaoui, F., Carrivain, P., Taiki, F. et al. Direct visualization and tracing of chromatin folding in the Drosophila embryo. EMBO J (2026). https://doi-org.ezproxy.universite-paris-saclay.fr/10.1038/s44318-026-00701-7
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