Données récentes sur la régulation non spécifique et non locale des gènes:
«Gènes sans frontières,
un contrôle global de l’activité transcriptionnelle de plusieurs gènes.»

Médecine / Sciences n°1 vol 20 01/2004 p 9 –10

Un gène est composé localement d’une unité transcrite (les exons, tandis que les introns sont excisés) et d’éléments régulateurs (promoteurs, et enhancers + silencers modulant ces promoteurs), le tout déterminant l’expression spatio-temporelle et quantitative du gène.

Parfois peuvent exister des chevauchements physiques entre gènes.

Plusieurs études, que ce soit chez les vers, la mouche ou l’homme, ayant montré que des gènes adjacents ont tendance à avoir le même profil d’expression, l’article développe la notion de «Global Control region» ou «GCR» qui est une séquence d’ADN contenant des régions qui entraînent la co-expression de plusieurs gènes distincts (jusqu’à 20).

Cette co-expression se différencie des complexes multi géniques dus à la duplication d’un gène ancestral, avec donc des séquences régulatrices communes.

Cette GCR agit donc d’une manière non spécifique et à distance (puisqu’elle est très loin en dehors des gènes co-exprimés, plusieurs dizaines de milliers de bases).

Dans l’exemple de co-expression dans les membres et le système nerveux de la mouche, associant les gènes Hox, nécessaires à la formation des membres, à 2 autres gènes adjacents, nécessaires quant à eux dans le cerveau, F Spitz Université de Genève Sciences III montre que:

cette GCR est nécessaire à l’expression des gènes, est très conservée chez les vertébrés; ces deux faits montrant son importance.
qu’elle entraîne donc une expression de gènes sans importance fonctionnelle apparente accompagnant celle des gènes importants.
le niveau d’expression des gènes dépend de leur éloignement périphérique dans la zone de co-régulation, ce qui suggère une interaction avec les promoteurs des gènes.

Et il soulève alors le rôle fonctionnel de cette GCR:

répartition de l’effet enhancer de ce GCR sur les gènes co-exprimés, chaque gène étant déjà lui même sous le contrôle de ses propres régulateurs locaux, avec donc effet de modulation à distance.
possibilité d’acquérir de nouveaux domaines d’expression ou de nouvelles fonctions pour les gènes co-exprimés.

En conclusion, ces données nouvelles confirment que le profil d’expression d’un gène dépend de ses voisins. Cette interdépendance entres gènes d’un domaine de co-régulation doit aussi amener à remettre en cause les limites de la représentation physique du gène et faire prendre en compte le contexte pour comprendre le génôme.

Commentaires et hypothèses:

1/ Cette «Control Global Region» illustre à nouveau l’interaction entre action spécifique locale et action globale à distance et aussi la liaison entre: diminution de spécificité / antériorité dans le temps et dans l’histoire / éloignement dans l’espace, qu’on retrouve en biologie.

2/ Les régions génétiques de co-expression sous la dépendance de ces «CGR» évoquent la modélisation de la différenciation cellulaire développée par Stuart Kaufman.

3/ Les facteurs agissant sur les CGR ne sont pas évoqués dans l’article. Ainsi peut on se demander si ces données ne sont pas le début de la redécouverte, par le bout de la lorgnette de la génétique, de la transcription du génome sous l’influence de facteurs tissulaires non spécifiques ou environnementaux, et donc d’une action possible par leur modulation.

En effet:

les régulateurs d’un gène (enhancers et silencers) découverts en premier, l’ont été sur des cellules isolées de leur organisme et donc de son milieu intérieur et de l’environnement, ils sont donc sous l’influence de facteurs tissulaires locaux.

par contre l’établissement de ces nouvelles données ont du faire appel à des organismes complets et décrivent en fait des phénomènes de différenciation.

or c’est la différenciation, à l’origine des êtres multicellulaires, qui permet l’embryogenèse (elle débute sous l’action de facteurs maternels localisés dans le cytoplasme de l’ovocyte) pour s’amplifier au fur et à mesure de l’organogenèse par l’établissement des gradients dits organogénétiques, le fœtus étant aussi en contact avec le milieu intérieur maternel(son environnement) par le placenta.

l’enfant né totalement différencié, sa croissance ou maturation (d’une intensité et d’une durée très différentes selon les organes) correspond tout d’abord à une multiplication des cellules souches supérieure à la mortalité cellulaire, puis à l’état adulte à un remplacement par multiplication / différenciation à part égale puis finalement un remplacement insuffisant (vieillissement d’organe).

les cellules souches sont sans doute les reliquats de l’apoptose qui suit la multiplication cellulaire intense de l’organogenèse. Elles sont situées au niveau des membranes basales des organes, en contact avec les stimuli d’origine systémique à l’origine probable de leur différenciation tandis que les cellules différenciées évoluent en fonction des stimuli tissulaires locaux.

Cette description de la différenciation pourrait faire le lien avec les faits décrits dans l’article.