Au sein des chromosomes d’une cellule, l’ADN est enroulé, compact. Déplié, il mesurerait environ 2 mètres de long. Ainsi, notre organisme ne compte pas moins de 50 milliards de km d’ADN2, à savoir 100 fois la distance de la Terre à la Lune. Ces chiffres, qui laissent rêveurs, permettent d’imaginer la complexité de la machinerie de réplication de l’ADN, le mécanisme de duplication permettant à une cellule de se diviser pour donner naissance à des cellules filles.
Cette réplication démarre à plusieurs endroits sur le long du ruban que constitue l’ADN. Le génome d’une cellule de mammifère comporte en effet de 30 000 à 100 000 origines de réplication potentielles. Où et quand ces réplications se déclenchent-elles ? Comment se propagent-elles le long du ruban ? Dans quel sens ? A quelle vitesse ? Les chercheurs ont utilisé la théorie des « ondelettes » pour répondre. Cet outil mathématique est utilisé habituellement en physique pour discriminer des formes singulières dans un signal complexe. Elle est habituellement appliquée dans des domaines bien éloignés de la biologie, par exemple pour le repérage de formes et de mouvements à partir d’images satellite. En reprenant cette approche, les scientifiques ont exploré la carte espace-temps de réplication de l’ADN, à savoir la répartition des origines de réplication, les temps de déclenchement et les vitesses de progression de la réplication des brins d’ADN. Tout cela constitue une masse considérable de données. Ils ont étudié six lignées cellulaires humaines et ont montré une grande similitude entre leurs cartes espace-temps respectives. Leur génome s’avère segmenté en plusieurs unités indépendantes, au sein desquelles la carte espace-temps affiche la même forme, et ce à différentes échelles. La détection de cette forme unitaire suggère l’existence d’un phénomène de type fractal, en cascade, qui détermine la succession du déclenchement des différentes origines de réplication.
Position des origines de réplication au cours du temps. Des domaines en forme de U apparaissent à différentes échelles.
- Centre de Génétique Moléculaire (à Gif-sur-Yvette)
- ADN de toutes les cellules d’un organisme mis bout à bout