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Le câblage génétique de la vie cellulaire

by CIFAR oct. 17 / 17

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Une étude marquante révèle les interactions génétiques qui maîtrisent la fonction de la levure et promet de rehausser notre compréhension du fonctionnement de la cellule humaine et des maladies génétiques.

L’article publié dans la revue Science est le fruit de quinze années passées à cartographier les interactions génétiques dans l’organisme unicellulaire Saccharomyces cerevisiae, ou levure de bière. Bien que les levures ne comptent que 6000 gènes et que l’humain, en comparaison, en compte 20 000, nombre des plus importants mécanismes cellulaires et réseaux génétiques sont les mêmes dans les deux organismes.

« Ces travaux nous servent de référence pour arriver à comprendre les interactions génétiques similaires dans les cellules humaines. Nous serons mieux à même de repérer des réseaux génétiques qui jouent un rôle important dans la maladie humaine », dit Charles Boone, codirecteur du programme Réseaux génétiques de l’ICRA et professeur de génétique moléculaire à l’Université de Toronto. Il est l’un des auteurs principaux de l’étude, de concert avec la Boursière principale Brenda Andrews (Université de Toronto) et du Boursier Chad L. Myers (Université du Minnesota).

Les recherches ont misé sur le fait que la plupart des fonctions cellulaires ne dépendent pas d’un seul gène, mais plutôt de plusieurs gènes en interaction. Pour cartographier ces interactions, ils ont méticuleusement inactivé toutes les combinaisons possibles réunissant deux gènes, créant ainsi 23 millions de mutants. En étudiant les changements dans les mutants, ils ont pu dresser une carte élémentaire des interactions génétiques.

Ils ont découvert 555 000 interactions ayant un effet négatif sur la fonction cellulaire et 350 000 autres ayant un effet positif. Ils ont réussi à exploiter ces données pour créer une carte de groupes de gènes qui remplissent des fonctions similaires, comme de réguler certaines voies biologiques ou bien de jouer un rôle dans des complexes protéiques donnés. Le résultat obtenu porte le nom de « diagramme du câblage fonctionnel de la cellule ».

Des travaux antérieurs avaient démontré que la levure ne compte que 1000 gènes essentiels à sa survie. Les nouveaux travaux démontrent que 10 000 paires de gènes sont aussi nécessaires, et que des centaines de milliers de paires auront un effet négatif d’une forme ou d’une autre si les deux éléments de la paire sont perdus.

Reproduire cette analyse avec le génome humain qui compte beaucoup plus de gènes sera bien plus difficile. Mais la carte de la levure révélera aussi des données importantes sur les interactions génétiques dans les cellules humaines et pourrait aider les chercheurs à comprendre la génétique complexe qui sous-tend un certain nombre de maladies humaines.