Dévoiler les mécanismes des rétrotransposons dans l’insertion des centromères

Une équipe de recherche conjointe dirigée par Sayuri Tsukahara et Tetsuji Kakutani de l’Université de Tokyo a mis en lumière le mécanisme par lequel les rétrotansposons, ces éléments génétiques capables de “sauter” d’un chromosome à un autre et reconnus comme moteurs de l’évolution, s’insèrent préférentiellement dans le centromère. Les résultats de leurs travaux ont été publiés dans la revue Nature.

Le centromère, la zone la plus fine d’un chromosome, joue un rôle crucial en divisant celui-ci en un bras long et un bras court, semblable à la façon dont la taille sépare le haut et le bas du corps. Cette région est essentielle pour la transmission de l’information lors de la division cellulaire, un rôle conservé au sein des eucaryotes, ces cellules dotées de noyaux délimités par une membrane. Cela se maintient malgré les variations significatives, tant inter- qu’intraspécifiques, de la séquence de son ADN, un phénomène qualifié de “paradoxe du centromère”. Les chercheurs ont constaté que l’insertion de rétrotansposons dans le centromère contribuait à cette variation ainsi qu’à une évolution rapide. Cependant, les mécanismes d’insertion demeuraient flous. Pour combler cette lacune, l’équipe a étudié les mécanismes d’insertion des rétrotansposons Tal1 et EVD chez la plante Arabidopsis lyrata, communément appelée cresson lyré.

Nous savons depuis longtemps qu’une grande partie du génome eucaryote est constituée de transposons concentrés autour du centromère. Cependant, les biais de leur distribution et leur rôle au sein du centromère restaient inconnus. L’exploration des mécanismes d’intégration des rétrotansposons pourrait révéler comment l’évolution a “construit” les génomes eucaryotes.”

Sayuri Tsukahara, première auteur

Jusqu’à récemment, il n’existait pas de données de référence concernant les centromères d’Arabidopsis et d’autres organismes. Cependant, grâce aux avancées récentes en séquençage ADN, ces données de référence ont enfin pu être collectées, rendant cette étude possible. Les chercheurs ont également utilisé une méthode, développée antérieurement par certains de leurs co-auteurs, qui permet de détecter les insertions de rétrotansposons avec une grande efficacité (TEd-seq). En combinant ces deux avancées techniques, ils ont pu “lire” les sites d’insertion et cartographier les résultats avec une plus grande précision dans la région centromérique des données de référence.

“Les résultats du TEd-seq nous ont surpris,” se souvient Tsukahara, “car les rétrotansposons Tal1 et EVD ont montré des biais d’intégration marqués. Tal1 s’est intégré dans le centromère, quasiment sans insertions dans la région des bras chromosomiques. En revanche, EVD s’est intégré dans le bras chromosomique, bien que EVD soit étroitement lié au rétrotansposon Tal1.”

En outre, les chercheurs ont découvert que ces biais d’insertion s’inversaient lorsqu’ils échangeaient une région spécifique (la région d’intégrase c-terminale) entre les deux rétrotansposons. Cette révélation suggère que la nature recèle encore de nombreux mystères que nous n’avons pas encore appréhendés, ce qui incite Tsukahara à envisager les prochaines étapes de la recherche.

“Nous avons été fascinés par les mécanismes d’intégration sophistiqués des rétrotansposons. Nous aimerions explorer plus en détail les mécanismes d’intégration spécifiques au centromère du rétrotansposon Tal1. Par exemple, nous souhaiterions identifier les facteurs qui se lient à Tal1 et examiner s’il existe un biais dans la transmission du centromère contenant Tal1 aux descendants. Cela pourrait révéler l’impact des insertions de rétrotansposons dans le centromère.”