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New iGE3 member - Kimberly Kline

Kimberly Kline portrait

We are pleased to welcome Pre Kimberly Kline as a new faculty member of iGE3.

Kimberly Kline is a full professor at the Department of Microbiology and Molecular Medicine of the Faculty of Medicine. She is interested in the pathogenesis of biofilm-associated infections. In her research she applies a variety of genetic and genomic approaches to interrogate both monomicrobial and polymicrobial Enterococcus faecalis biofilm pathogenesis, including transposon screens in vitro and in vivo using animal models and transposon-sequencing.

Neurones dopaminergiques du cerveau de mouche de vinaigre

Un gène pourrait prévenir la maladie de Parkinson

La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative caractérisée par la destruction d’une population spécifique de neurones: les neurones à dopamine. La dégénérescence de ces neurones empêche la transmission de signaux contrôlant les mouvements musculaires spécifiques et conduit à des tremblements, des contractions involontaires des muscles ou des problèmes d’équilibre caractéristiques de cette pathologie.

L’équipe de la Pre Emi Nagoshi de l’Université de Genève s’est intéressée à la destruction de ces neurones à dopamine en utilisant la mouche du vinaigre comme modèle d’étude. Les scientifiques ont identifié une protéine clé chez la mouche, mais aussi chez la souris, qui joue un rôle protecteur contre cette maladie et pourrait être une nouvelle cible thérapeutique. Ces travaux sont à lire dans la revue Nature Communications.

Expression du gène Pitx1

L’absence d’un interrupteur génétique
à l’origine de malformations

Le développement embryonnaire suit des étapes délicates: pour que tout se passe bien, de nombreux gènes doivent en effet coordonner leur activité selon un schéma et un tempo très minutieux. Cette mécanique de précision a parfois des ratés qui conduisent à des malformations plus ou moins handicapantes.

En étudiant le gène Pitx1, l’un des gènes impliqués dans la construction des membres inférieurs, l’équipe du Pr Guillaume Andrey de l’Université de Genève a découvert comment une petite perturbation dans le processus d’activation de ce gène est à l’origine du pied-bot, une malformation courante des pieds. Même un gène parfaitement fonctionnel ne peut agir correctement en l’absence de l’un de ses interrupteurs génétiques. Ces courtes séquences d’ADN donnent en effet le signal de transcription de l’ADN en ARN, et s’avèrent indispensables à ce mécanisme. Quand un seul de ces interrupteurs manque, la proportion de cellules où le gène est actif diminue, empêchant les membres inférieurs de se construire correctement. Ces résultats, à découvrir dans la revue Nature Communications, mettent en lumière le rôle jusqu’ici largement sous-estimé des interrupteurs génétiques dans les troubles développementaux.

Not5 dans la régulation de la synthèse des protéines

Comment fabriquer des protéines à la bonne vitesse

Chez tous les organismes eucaryotes, le matériel génétique est stocké dans le noyau cellulaire sous forme d’ADN. Pour être utilisé, ce programme est d’abord transcrit en ARN messager dans le cytoplasme des cellules, puis traduit dans les ribosomes, de petites machines capables de décoder les ARN messagers pour synthétiser les protéines qui conviennent. Cependant, la vitesse avec laquelle ce mécanisme se déroule n’est pas uniforme: elle doit s’adapter pour permettre à la protéine d’adopter la bonne configuration. En effet, une dérégulation du rythme de production entraîne des défauts structurels. Les protéines, alors inutilisables, ne sont pas correctement repliées et s’agrègent, devenant toxiques pour la cellule.

En analysant la vitesse d’action des ribosomes dans des cellules de levure, l’équipe de la Pre Martine Collart de l’Université de Genève, en collaboration avec l’Université de Hambourg, est parvenue à démontrer que le rythme de synthèse des protéines est modulé par des facteurs de régulation qui modifient à loisir la vitesse de traduction de l’ARN messager en protéines. Des résultats à découvrir dans la revue Cell Reports.

Caenorhabditis elegans

Comment l’alimentation contrôle la maturation des ARN

Particulièrement sensibles aux modifications chimiques, les ARN messagers (ARNm) sont des molécules chargées de transmettre l’information codée de notre génome, permettant la synthèse des protéines nécessaires au fonctionnement de nos cellules.

Les équipes du Pr Ramesh Pillai et du Pr Florian Steiner de l’Université de Genève, en collaboration avec la Norwegian University of Science and Technology, se sont intéressées plus particulièrement à un type de modification chimique spécifique - nommée méthylation - des molécules d’ARNm chez le petit ver Caenorhabditis elegans. Elles ont découvert que la méthylation sur une séquence particulière d’un ARNm entraînait sa dégradation et que ce mécanisme de contrôle était dépendant de l’alimentation du ver. Ces travaux sont à lire dans la revue Cell.

Cartographie de cellules cancéreuses

Eclairage sur l’origine des métastases

Pour développer des traitements efficaces, il faut être capable de comprendre l’effet spécifique d’une substance anticancéreuse sur le type de cellule, voire la cellule, donnant naissance aux métastases dans l’immense hétérogénéité cellulaire des tumeurs.

L’équipe du Prof. Ariel Ruiz i Altaba, de l’Université de Genève, a utilisé une technique d’avant-garde, appelée spiked-scRNAseq, liant la transcriptomique aux phénotypes cellulaires des tumeurs du cancer du côlon. L’importance du gène VSIG1, impliqué dans les interactions intercellulaires, a pu être identifiée comme un facteur préventif des métastases. Au-delà de cette découverte porteuse d’espoir pour l’élaboration de futurs traitements, cette publication parue dans Cell Reports valide l’utilisation de cette technologie pour tester des médicaments actifs contre les métastases, y compris pour des approches personnalisées.

Gastruloïde âgé de 7 jours

Des cellules souches s’organisent seules
en pseudo-embryon

Le plan de construction des mammifères est mis en œuvre peu après l’implantation de l’embryon dans l’utérus. Les différents axes du corps, antéro-postérieur, dorso-ventral et medio-latéral, se mettent en place rapidement, sous l’égide de réseaux de gènes qui coordonnent la transcription de l’ADN dans diverses régions de l’embryon au cours du temps.

Les équipes du Prof. Denis Duboule de l’Université de Genève et de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, et du Prof. Alfonso Martinez Arias de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni, ont démontré la capacité de pseudo-embryons de souris à produire la plupart des types de cellules progénitrices nécessaires au développement. Formées à partir de quelque 300 cellules souches embryonnaires seulement, ces structures, appelées gastruloïdes, ont un développement comparable à celui de la partie postérieure d’embryons âgés de 6 à 10 jours. L’étude, publiée dans la revue Nature, montre que la formation des trois axes embryonnaires principaux se déroule selon un programme d’expression des gènes similaire à celui des embryons. Les gastruloïdes possèdent ainsi un potentiel remarquable pour l’étude des stades précoces du développement embryonnaire et de ses anomalies.

Schéma montrant réplication et transcription actives simultanément

Pourquoi une division cellulaire précoce
favorise les cancers

L’accumulation de mutations dans le génome humain est à l’origine des cancers et de l’apparition de résistances aux traitements. Les gènes Cyclin E et Myc sont actifs dans le contrôle de la division cellulaire. Lorsqu’ils sont amenés à muter, sous l’action d’un agent cancérigène par exemple, ces gènes poussent les cellules à débuter la réplication de leur ADN de manière précoce. Cette division anormale des cellules provoque dès lors la survenue d’une tumeur. Pourquoi ?

Des biologistes du groupe du Prof. Thanos Halazonetis de l’Université de Genève montrent que l’entrée en réplication précoce du génome engendre des collisions moléculaires sur l’ADN et provoque de nouvelles mutations. Ces résultats, à lire dans la revue Nature, pourraient être exploités dans la recherche de nouvelles méthodes thérapeutiques.