L'HETEROCHROMATINE, du chromosome à la protéine

1 atlas of genetics and cytogenetics in oncology and Haematology L'HETEROCHROMATINE, du chromosome la prot ine * * I Le concept d'h t rochromatine D finition de la chromatine: Chez les eucaryotes, contrairement aux procaryotes, l'ADN est empaquet sous forme d'un complexe nucl o-prot ique appel "chromatine", qui porte le message h r ditaire. Elle est localis e dans un noyau et appara t organis e en plusieurs entit s distinctes que sont les chromosomes. Le concept d'h t rochromatine En 1928, bas sur des observations exclusivement histologiques, Emil Heitz d finit l'h t rochromatine(HC) comme les segments de chromosome qui apparaissent tr s condens s et tr s color s dans le noyau interphasique.

2 En fait, la chromatine se pr sente comme un enchev trement de fibres dont le diam tre varie, non seulement au cours du cycle cellulaire, mais aussi en fonction des r gions chromosomiques observ es. L'euchromatine active est constitu e d'une fibre dont le diam tre correspond celui d'un nucl osome, segment d'ADN doublebrin enroul autour de 8 mol cules d'histones identiques deux deux, H2A, H2B, H3, et l'euchromatine inactive, cettefibre peut s'enrouler en un sol no de gr ce aux histones H1. Ce sol no de est davantage organis gr ce des interactions avec des prot ines non-histones (topoisom rase II, la scaffold protein 2 ou SC2, les ).

3 En ce qui concernel'h t rochromatine telle que nous l'avons d finie, la fibre qui la compose est encore plus condens e, appara t souvent en agr gats, et implique de nombreuses autres prot ines et notamment les prot ines HP1 (heterochromatin protein 1). I Le concept d'h t rochromatine II Deux types d'h t rochromatine L'h t rochromatine constitutive L'h t rochromatine facultative III Propri t s de l'h t rochromatine L'h t rochromatine est condens e : L'ADN de l'HC est de r plication tardive : L'ADN de l'HC est m thyl : Les histones de l'HC sont hypo-ac tyl es : Les histones de l'HC sont m thyl es sur la lysine 9: L'HC est transcriptionnellement inactive: L'HC ne participe pas la recombinaison g n tique: L'h t rochromatine a l'instinct gr gaire.

4 IV Facteurs impliqu s dans l'h t rochromatinisation Les s quences r p t es en tandem, un grand nombre de fois. La m thylation de l'ADN L'hypo-ac tylation des Histones La m thylation de H3-K9 Les prot ines HP1 Les ARNs nucl aires V Fonctions de l'h t rochromatine R le de l'HC dans l'organisation des domaines nucl aires. R le de l'HC dans la fonction centrom rique R le de l'HC dans la r pression g nique (r gulation pig n tique) VI Maladies de l'h t rochromatine Maladies de l'h t rochromatine constitutive Maladies de l'h t rochromatine facultative Conclusion L'HETEROCHROMATINE, du chromosome la prot inePage 1 sur 8 II Deux types d'h t rochromatine Il existe deux types d'h t rochromatine, l'HC constitutive et l'HC facultative, qui pr sentent quelques rares diff rences, essentiellement li es l'ADN qu'elles contiennent.

5 La richesse en ADN satellite conditionne, en effet, la permanence ou lar versibilit de l'h t rochromatine, son polymorphisme ventuel et ses propri t s tinctoriales (Table I). Table1 : Propri t s permettant de diff rencier l'h t rochromatine constitutive de l'h t rochromatine facultative. L'h t rochromatine constitutive zL'HC constitutive contient un ADN tout fait particulier, appel ADN satellite et constitu de s quences courtes et r p t es en tandem un tr s grand nombre de fois : ADN alpha-satellite, ADN satellite I, II et III. Ces s quences d'ADN satellite peuvent se replier sur elles m mes et pourraient jouer un r le important dans la structure tr s compacte que pr sente l'HC constitutive.

6 ZL'HC constitutive est stable et garde ses propri t s d'h t rochromatine toutes les tapes du d veloppement et dans tous les tissus. zL'HC constitutive est tr s polymorphe probablement du fait de l'instabilit de l'ADN satellite. Ce polymorphisme peut concerner aussi bien la taille, que la localisation de l'h t rochromatine et n'entra ne apparemment aucun effet ph notypique. zL'HC constitutive est fortement color e par la technique des bandes C, ce qui pourrait r sulter de la renaturation tr s rapide de l'ADN satellite apr s d naturation.

7 L'h t rochromatine facultative zL'HC facultative est caract ris e par la pr sence de s quences r p t es de type LINES. De telles s quences, dispers es dans le g nome, pourraient favoriser la propagation d'une structure chromatinienne condens e. zL'HC facultative est r versible, son tat h t rochromatique d pendant du stade de d veloppement ou du type cellulaire tudi . L'X inactif (Corps de Barr) dans les cellules somatiques femelles et la v sicule sexuelle (VS) inactive au stade pachyt ne de la m iose masculine sont deux exemples d'HC facultative. zL'HC facultative, n' tant pas particuli rement enrichie en ADN satellite, ne pr sente pas de polymorphisme.

8 ZL'HC facultative n'est jamais color e par la technique des bandes C. L'HETEROCHROMATINE, du chromosome la prot inePage 2 sur 8 Propri t s de l'h t rochromatine En d pit des quelques diff rences que nous venons de voir, l'HC constitutive et l'HC facultative ont des propri t s tr s similaires. L'h t rochromatine est condens e : C'est la d finition m me de l'h t rochromatine et elle s'applique aussi bien l'HC constitutive qu' l'HC facultative. Cette forte condensation entra ne une intense chromophilie et la rend inaccessible la DNAse 1 et aux enzymes de restriction en g n ral.

9 L'ADN de l'HC est de r plication tardive : L'incorporation de diff rents analogues des nucl otides montre que l'ADN contenu dans l'HC, facultative et constitutive, a une r plication tardive. La r plication tardive de l'HC r sulte d'une part de sa forte condensation qui emp che la machinerie de r plication d'acc der facilement l'ADN, et d'autre part de sa localisation dans un domaine nucl aire excentr , pauvre en l ments actifs. L'ADN de l'HC est m thyl : zL'ADN de l'HC constitutive est tr s m thyl sur les cytosines.

10 Ainsi, un anticorps anti-5-methyl cytosine colore tr s fortement toutes les r gions d'HC constitutive. zPour ce qui est de l'HC facultative, la m thylation de l'ADN est plus discr te. Des enzymes de restriction, sensibles la m thylation, permettent cependant de d celer une forte m thylation des il ts CpG, sp cifiquement localis s dans les r gions r gulatrices des g nes. Les histones de l'HC sont hypo-ac tyl es : Les histones peuvent subir des modifications post-traductionnelles, portant sur leurs extr mit s N-terminales et susceptibles d'influer sur l'activit g n tique de la chromatine.