#cell #cellule #chromatine #loci #génomique Imagerie de l’Organisation 3D et de l’Activité Transcriptionnelle de la Chromatine à l’Échelle Génomique

 Multiplexed chromatin tracing = Repérage de la chromatine multiplexé
High resolution chromosome traces = Empreintes de chromatine à haute résolution
Multiplexed RNA imaging = Imagerie de l'ARN multiplexée
Protein imaging = Imagerie des protéines
Genome-scale chromatin traces = Empreintes de chromatine à l'échelle du génome
transciption & nuclear organization = organisation transcriptionnelle et nucléaire
Single-cell domains = Domaines chromatiniens de cellules uniques
Nascent RNA = ARN naissant (transcrit)
Speckles = Mouchetures d'épissage

L’organisation tridimensionnelle (3D) de la chromatine soumet à régulation un grand nombre de fonctions génomiques. Notre compréhension de l’organisation 3D du génome nécessite des outils pour visualiser directement la conformation chromatinienne dans son contexte physiologique normal. Ici, nous faisons le compte rendu d’une technique de visualisation de l’organisation de la chromatine à divers niveaux au niveau d’une cellule unique à l’aide de techniques génomiques à haute capacité. Tout d’abord, nous dévoilons l’imagerie multiplexée des centaines de loci génomiques par hybridation séquentielle, qui permet une visualisation à haute définition des chromosomes entiers. Ensuite, nous rendons compte d’une méthode d’hybridation in situ par fluorescence (MERFISH) pour le suivi de la chromatine et réalisons l’imagerie simultanée de plus de 1000 loci génomiques et transcrits naissants (d’ARN)* de plus de 1000 gènes ainsi que leur délimitation nucléaire associée. À l’aide de cette technologie, nous caractérisons les domaines chromatiniens, les compartiments et les interactions trans-chromosomiques ainsi que leurs liens fonctionnels avec la transcription au niveau des cellules uniques. Nous envisageons une application étendue et différentes échelles de cette technologie d’imagerie multimodale à haute capacité ; qui fournit une vision intégrée de l’organisation de la chromatine dans son environnement structurel et fonctionnel natif. Jun-Han Su, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 20 août 2020

*rajout de l'éditeur (NZ) du présent post de blog

Source iconographique, légendaire et rédactionnelle : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ

#Cell #génome #organisation #3D Hétérogénéité Majeure et Variation Intrinsèque dans l’Organisation Spatiale du Génome

DNA fibers coils into fibers : Les fibres d'ADN se torsadent en fibres
Fibers folds into intrisically variable domains = Les fibres se replient en des domaines intrinsèquement variables
Domains stack into variable long-range interactions = Les domaines s'agglutinent et établissent des interactions à long terme
Without coordination between alleles = Sans coordination entre les allèles

Quelques principes généraux de l’organisation tridimensionnelle (3D) du génome ont récemment été établis, incluant ceux du positionnement non-aléatoire des chromosomes et des gènes dans le noyau de la cellule, des compartiments chromatiniens distincts, et des domaines d’associations topologiques (TADs). Cependant, l’étendue et la nature de la variabilité intercellulaire et intracellulaire de l’architecture génomique ne sont que peu caractérisées. Ici, nous examinons l’hétérogénéité de l’organisation du génome. Une cartographie de centaines d’interactions intra-chromosomales chez des fibroblastes pris individuellement, présente de faibles fréquences d’association, qui sont déterminées par la distance génétique, l’architecture chromatinienne de haut niveau, ainsi que par l’environnement chromatinien. La structure des TADs varie entre les cellules prises individuellement, et les associations inter-TAD sont fréquentes. De plus, une analyse au niveau de la cellule unique révèle un comportement indépendant des allèles pris individuellement au niveau des noyaux simples. Nos observations révèlent une très grande variabilité et hétérogénéité de l’organisation du génome au niveau des allèles pris individuellement et démontrent la coexistence d’un large spectre de configurations génomiques au sein d’une population donnée de cellules. Elizabeth H. Finn et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 21 février 2019

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#trendsingenetics #chromatine #expressiongénique #développementembryonnaire La Naissance du Génome en 3D au cours du Développement Embryonnaire Précoce

Schéma illustrant la structure hiérarchique 3D* de la chromatine. Le noyau est divisé en territoires occupés par des chromosomes seuls, qui ne se chevauchent ni ne s’entremêlent de manière significative, sauf pour ce qui est des associations compartimentales aux interfaces. Il existe deux compartiments actifs, le compartiment A et le compartiment B. Beaucoup de groupes d’interactions coexistent, distribués dans tout le noyau, où la chromatine appartenant à un même type de compartiment s’associe. Localement, la chromatine s’assemble en domaines d’association topologiques (TADS). Deux modèles différents de TAD sont décrits : ceux propres à la souris (haut) et ceux propres à Drosophila (bas). Les flèches oranges indiquent le mouvement de la cohésine pendant l’extrusion de boucle. Abréviations : CTCF : facteur de liaison au CCCTF ; RNA Pol II, ARN polymérase II.

La structure 3D* de la chromatine du noyau est importante pour la régulation de l’expression génique et le correct déploiement des programmes de développement. La différenciation des cellules germinales ainsi que le développement embryonnaire précoce (lorsque le génome zygotique est activé et que la transcription a lieu pour la première fois) sont accompagnés par des changements spectaculaires de l’expression des gènes et du paysage épigénétique. De récentes études ont fait usage de la High Chromosome Contact map (Hi C) afin de poursuivre des investigations sur l’organisation en 3D de la chromatine pendant les transitions développementales, découvrant le remarquable remodelage 3D du génome. Ici, nous soulignons les changements décrits jusqu’à présent et discutons certaines implications que ces découvertes ont sur notre compréhension des mécanismes et la fonctionnalité de l’architecture 3D de la chromatine. Clemens B. Hug and Juan M. Vaquerizas, et al, dans Trends in Genetics, publication en ligne en avant-première, 4 octobre 2018

*= tridimensionnelle

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Identification de cellules progénitrices luminales multipotentes dans des cultures d’organoïde de prostate humaine

Les orgaoïdes de prostate sont dérivés de cellules humaines luminales et basales uniques, fournissant ce faisant l'évidence directe d'une cellule luminale progénitrice issue de la prostate humaine.
Source iconographique et légendaire:  http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867414010484

La glande prostatique est constituée de cellules basales et luminales arrangées en un épithélium pseudostratifié. Dans les modèles de recombinaison de tissu, seules les cellules basales reconstituent une glande prostatique; toutefois, les expériences de traçage de lignée murine montrent que les cellules luminales génèrent les cellules basales. Cela reste un défi que de poursuivre des investigations sur la structure moléculaire liée à ces transitions et de définir si ces dernières s’appliquent aux êtres humains, du fait du manque de conditions de culture reproduisant l’architecture de la glande prostatique. Ici, nous décrivons un système de culture en 3D permettant l’expansion à long terme des organoïdes prostatiques primaires murins et humains, composés de cellules basales CK5+ et de cellules luminales CK8+ totalement différenciées. Les organoïdes sont des entités génétiquement stables, ils reconstituent la glande prostatique pour les tests de recombinaison génétique, et peuvent être l’objet de manipulations à but expérimental. Les cellules luminales et basales humaines donnent naissance à des organoïdes, ce sont toutefois les organoïdes dérivés de cellules luminales qui reproduisent au mieux la glande prostatique. Ces données soutiennent le modèle de cellules progénitrices luminales provenant de lignées multiples pour la reconstitution de tissu prostatique et pour l’établissement d’un système modulaire applicable aux études mécanistiques. Wouter R. Karthaus et al, dans Cell, publication en ligne en avant – première, 4 septembre 2014

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ

Vue tridimensionnelle du développement et de la fonction de l'hypophyse

Imagerie 3D des cellules de l'hormone de croissance dans une hypophyse embryonnaire de souris (C. Lafont, Institut de Génomique Fonctionnelle, Montpellier, 2010)
Source iconographique et légendaire: http://www.msc.univ-paris-diderot.fr/~cgay/homepage/doku.php?id=etudiants:sujets

Des avancées récentes dans le domaine de l'imagerie en 3 dimensions (3D) des tissus ont considérablement enrichi notre vision de la glande pituitaire (hypophyse) et de son développement. Alors que les techniques classiques d'histologie permettaient de définir ce tissu comme un arrangement de cellules, l'imagerie en 3D a révélé que les cellules de chaque lignée forment des réseaux cellulaires homotypiques, à la fois étendus et structurés. Pour ce qui est de l'hypophyse chez l'adulte, ces réseaux contribuent à la robustesse et à la coordination de la réponse cellulaire aux sécrétagogues. En plus, ce réseau organisationnel s'adapte aux changements d'environnement endocrinien; comme cela a été montré par le dimorphisme sexuel affiché des cellules à hormone de croissance (GH).

La poursuite de travaux dans ce domaine est nécessaire; afin de mieux décrire la base moléculaire des intéractions homotypiques et hétérotypiques régnant au niveau de l'hypophyse; ainsi que les implications de ces intéractions sur la fonction pituitaire, et de ces dysfonctionnements chez l'homme. Patrice Mollard et al, in Trends in Endocrinology and Metabolism - 781, online 19 March 2012, in press

Source: http://www.sciencedirect.com/ / Traduction et adaptation: NZ