La transcription de l'ADN, au cours de laquelle l'information génétique portée par l'ADN est copiée et amplifiée sous forme d'ARN messager (ARNm), est un mécanisme cellulaire essentiel, dont la seule régulation implique pas moins de 5 à 6 % des gènes !
Jusqu'à présent, elle avait été observée principalement sur des cellules animales isolées et fixées grâce à des techniques de pointe. Les chercheurs du Biam ont réussi à imager la transcription dans l'ensemble des cellules d'une plante. Ceci va grandement faciliter l'étude des mécanismes d'adaptation des végétaux en réponse à des modifications de leur environnement !
Ainsi par exemple, tandis que les techniques conventionnelles utilisées auparavant, comme la PCR quantitative, suggéraient que les plantes répondaient en moins de 20 minutes à un apport de nutriment (phosphate), les résultats du Biam démontrent que la plante réagit en réalité en 3 à 5 minutes seulement.
Ils révèlent également une hétérogénéité totalement inattendue de la transcription au sein de populations de cellules aux fonctions apparemment identiques.
Comment les scientifiques parviennent-ils à rendre visibles des molécules de 10 à 500 nm ? Ils ont recours à une technique développée par l'un des co-auteurs (de l'Institut de génétique humaine du CNRS de Montpellier), utilisant une protéine virale fusionnée à un marqueur fluorescent. Cette protéine reconnaît une séquence spécifique d'ARN qui a été introduite dans le gène ciblé. Lorsque l'ADN de ce gène est transcrit en ARNm, pas moins de 256 protéines fluorescentes s'agrègent quasi-instantanément à l'ARNm produit, ce qui autorise l'observation « en direct » des zones de transcription de l'ADN, dans le noyau des cellules.
Par ailleurs, des techniques récentes de microfluidique permettent de contrôler finement les apports nutritifs à la plante, sans perturber les observations microscopiques. La lame de microscope est revêtue d'une couche polymère contenant de fins canaux, optimisés pour permettre l'alimentation et la croissance des racines, tout en limitant au maximum leur mouvement.
Enfin, une imagerie à haute résolution et haute vitesse permet l'acquisition de 200 images en quelques secondes. Les chercheurs ont ainsi pu accéder à l'ensemble des couches cellulaires de la racine et suivre en temps réel les modifications survenant lorsqu'une plante est alimentée par du phosphate.
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec le CNRS, le CEA-Irig, les Universités de Perpignan et de Montpellier, l'Institut Pasteur, l'Université La Trobe (Australie) et l'entreprise TIMAC AGRO (St-Malo).
Visualiser la transcription avec une résolution jamais atteinte :
Les « films » de la transcription sont consultables en suivant le lien vers la publication scientifique.
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