Mettant en vedette la molécule génétique ARN

Le nez des mammifères est une création remarquable de l’évolution. Il contient des millions de cellules nerveuses, chacune conçue avec l’un des milliers de récepteurs chimiques d’odeurs spécifiques présents dans nos gènes. Ensemble, ces cellules peuvent reconnaître un billion de parfums différents. Ces parfums sont cruciaux dans diverses activités, telles que choisir la nourriture, identifier les amis et les ennemis et déclencher des souvenirs.

Dans une nouvelle étude, des scientifiques de l’Institut Zuckerman de Colombie ont découvert un mécanisme caché impliquant la molécule génétique ARN chez la souris. Ce mécanisme pourrait expliquer comment chaque cellule sensorielle, ou neurone, du nez des mammifères se spécialise pour détecter une odeur particulière.

Par exemple, les neurones sensoriels de notre nez sont conçus pour détecter des odeurs spécifiques. Certains neurones ont des récepteurs qui reconnaissent l’éthylvanilline, le principal odorant de la vanille, tandis que d’autres ont des récepteurs pour le limonène, qui est l’odeur caractéristique des citrons.

Stavros Lomvardas, Ph. est professeur et président de Roy et Diana Vagelos de biochimie et de biophysique moléculaire et professeur Herbert et Florence Irving de neurosciences à l’Institut Zuckerman de Columbia et au Collège des médecins et chirurgiens de Vagelos, et auteur correspondant de l’article.

Lomvardas a dit : “Maintenant, l’histoire derrière notre odorat, ou olfaction, devient plus claire et plus dramatique.”

Une compétition dans le petit espace du noyau de chaque neurone olfactif se déroule entre les nombreux gènes récepteurs olfactifs de la cellule. Comme dans un « Squid Game », ces gènes rivalisent pour devenir prédominants, déterminant la sensibilité de la cellule à des odeurs spécifiques. L’étude menée par le Dr Lomvardas et son équipe révèle la dernière étape de ce processus, celle où le gène gagnant émerge parmi les finalistes.

Ariel Pourmorady, le premier auteur du journal, a déclaré : « Il s’agit essentiellement d’une bataille entre 1 000 concurrents. Nous atteignons les limites de la science-fiction en ce qui concerne les détails moléculaires et génomiques que nous pouvons désormais observer à l’intérieur du noyau d’une seule cellule.

Ce processus complexe implique de nombreux caractères moléculaires, qui influencent la capacité de chaque gène à générer des récepteurs olfactifs. Différentes molécules collaborent au sein du génome, améliorant ou supprimant des gènes spécifiques. Les centres moléculaires modifient également certaines parties du génome pour favoriser des gènes récepteurs spécifiques. Ces pôles, initialement observés en 2014, ont été nommés « îles grecques » par le Dr Lomvardas en raison de leur ressemblance avec les îles de la mer Égée.

Pourmorady a dit : « Il s’avère que le génome a une certaine organisation spatiale dans le noyau, et les changements dans cette structure sont essentiels dans lesquels les gènes sont exprimés en protéines, comme les récepteurs olfactifs. Nous apprenons à quel point ce processus est important au sein des cellules olfactives en maturation.

Dans leur étude récente, les scientifiques ont rassemblé des preuves provenant d’études sur des souris suggérant que l’ARN, traditionnellement connu pour traduire le code génétique en protéines, joue un rôle crucial dans le processus de sélection des gènes du système olfactif. Au-delà de son rôle dans la production de protéines, l’ARN semble avoir une deuxième fonction essentielle dans le façonnement de la structure du génome au cours de la maturation cellulaire, comme le révèlent les techniques avancées d’analyse de ces changements.

Pourmorady a dit : “Il semble que l’ARN produit par la cellule lors de l’expression des gènes modifie également l’architecture du génome de manière à renforcer l’expression d’un gène du récepteur olfactif tout en arrêtant tous les autres.”

Les recherches en cours sur la manière dont nos gènes contrôlent notre odorat progressent. À mesure que les cellules olfactives mûrissent, elles expriment divers gènes récepteurs dans des centres génomiques spécifiques. Les molécules d’ARN jouent alors un rôle crucial dans la réduction de ces gènes à un gagnant dans un centre particulier, où l’expression du gène récepteur s’intensifie. Cependant, le même ARN peut également se déplacer vers d’autres centres, provoquant des changements dans la structure du génome qui font taire l’expression des gènes. Ce processus complexe conduit finalement à des neurones olfactifs matures, chacun équipé d’un seul récepteur odorant à sa surface.

Dr. Lomvardas dit, « Nous atteignons les limites de la science-fiction en ce qui concerne les détails moléculaires et génomiques que nous pouvons désormais observer à l’intérieur du noyau d’une seule cellule. Nous devons continuer à y retourner pour comprendre le reste de ce puzzle olfactif.

Référence du journal :

1. Pourmorady, AD, Bashkirova, EV, Chiariello, AM et al. La rupture de symétrie médiée par l’ARN permet un choix unique de récepteur olfactif. Nature (2023). EST CE QUE JE: 10.1038/s41586-023-06845-4