Comprendre l’organisation du noyau cellulaire, dans le temps et dans l’espace

Valérie Devillaine
11/01/2018
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L’étude du noyau a le vent en poupe et, à l’Institut Curie, plusieurs équipes se sont associées pour mettre leurs multiples compétences au service de ce projet. Une ambition soutenue par un PIC3i.
recherche-microscope

Dans une cellule vivante, de nombreuses structures, appelées organelles, sont délimitées par des membranes. Mais les recherches récentes mettent en évidence de plus en plus de compartiments subcellulaires sans frontières physiques apparentes. À l’intérieur-même du noyau des cellules, c’est ce principe même qui semble être à l’œuvre. Comment des molécules se regroupent-elles à un endroit précis ? Comment restent-elles ainsi rassemblées ? Comment cette organisation de l’espace contribue au fonctionnement du noyau ? La physique de la matière condensée, en permettant de comprendre les propriétés liquides et solides de la matière biologique, pourrait apporter des réponses. Un travail pluridisciplinaire, mêlant physique et biologie, sera nécessaire pour élucider ces questions. Antoine Coulon, chef de l’équipe Dynamique Spatio-temporelle des Fonctions Génomiques (CNRS/UPMS/Institut Curie) et Guillaume Orsi, chercheur dans l’équipe Dynamique de la Chromatine (CNRS/UPMS/Institut Curie) se sont associés pour coordonner un tel projet complexe, soutenu par un PIC3i, Programme incitatif et collaboratif de l’Institut Curie, visant à permettre de telles recherches, atypiques et ambitieuses.

Ensemble, des chercheurs de cinq équipes - Maxime Dahan, Angela Taddei, Edith Heard, Généviève Almouzni et Antoine Coulon - utilisent des techniques de microscopie en super-résolution pour suivre à la trace des molécules individuelles dans le noyau et pour observer des structures avec une précision allant jusqu’à 20 nanomètres (20 milliardièmes de mètres – alors que la diffraction de la lumière ne permet habituellement pas de descendre en-dessous de 200 nm). Ils développent ainsi des techniques pour visualiser ADN, ARN et protéines et pour comprendre comment ces molécules interagissent et s’organisent en quatre dimensions : dans l’espace et au cours du temps. Ce travail s’inscrit plus largement dans le cadre d’un effort mondial pour étudier l’organisation dynamique du noyau, le programme « 4D Nucleome », dont l’Institut Curie est l’un des acteurs majeurs à l’échelle européenne. À la clé de toutes ces approches, découvrir les mécanismes fondamentaux qui régulent le génome pour comprendre leurs dysfonctionnements dans le cadre de pathologies, comme le cancer.