Tel un mousqueton sur une corde, la cohésion est un obstacle à l'expansion des boucles d'ADN

Les cohésines, les mousquetons de l’ADN
 

 Les cohésines sont des complexes de plusieurs protéines en forme d’anneau appartenant à la famille SMC (Structural Maintenance of Chromosome).  Les membres de cette famille sont conservés chez les tous les eucaryotes. Le premier rôle des cohésines est d’assurer le maintien de la cohésion des chromatides sœurs en piégeant l’ADN à l’intérieur de son anneau. Mais ces complexes permettent également la formation des boucles de chromatine en rapprochant des régions de l’ADN. Chez les mammifères, ces boucles peuvent réguler, par exemple, la transcription des gènes, en stimulant ou en inhibant des contacts entre les régions promotrices et les séquences activatrices.

Les mécanismes moléculaires qui régissent la formation et l’expansion des boucles de chromatine sont activement étudiés en cellules vivantes.  Le modèle d’extrusion propose que le cohésine capture de petites boucles qu’elle agrandit progressivement en avançant sur l’ADN jusqu’à ce qu’elle soit bloquée par des obstacles rencontrés sur l’ADN.

Deux cohésines aux actions complémentaires
 

Ainsi, suite à la réplication de l’ADN, deux populations de cohésines coexistent sur l’ADN : une impliquée dans le maintien des boucles d’ADN et une autre impliquée dans la cohésion des chromatides sœurs. Dans un article publié dans la revue Molecular Cell, les scientifiques ont utilisé des techniques de capture de conformation de l’ADN, de ChIP-seq et une panoplie d’outils génétiques, dans un modèle eucaryote, la levure Saccharomyces cerevisiae pour étudier l’influence de la cohésion sur l’expansion des boucles. Ils ont identifié une cohésine « super active » qui génère des boucles d’ADN sur de très grandes distances, et leurs travaux ont démontré que l’expansion des boucles par cette cohésine super active est inhibée par la présence des cohésines impliquées dans la cohésion des chromatides sœurs.

Cette étude démontre que les cohésines impliquées dans la cohésion entre chromatides représentent une barrière à l’expansion des boucles de chromatine. Cette barrière pourrait donc réguler les processus biologiques contrôlés par les boucles et qui dépendent des cohésines et des autres complexes SMC. De nombreux travaux antérieurs montrent que les mécanismes de régulation des complexes cohésine sont très conservés parmi les eucaryotes, et ce résultat a de forte chance d’être également retrouvé dans d’autres espèces, y compris les mammifères.

Figure : Illustration de l’effet inhibiteur de la cohésion sur l’expansion des boucles d’ADN.

En savoir plus : Bastié N, Chapard C, Cournac A, et al. Sister chromatid cohesion halts DNA loop expansion. Mol Cell. 2024;84(6):1139-1148.e5. doi:10.1016/j.molcel.2024.02.004.