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Reconstituer efficacement la structure à trois dimensions des chromosomes

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Reconstituer efficacement la structure à trois dimensions des chromosomes

Des physiciens viennent de concevoir une nouvelle méthode pour reconstituer la structure tridimensionnelle des repliements de l’ADN dans les chromosomes mille fois plus rapide que les techniques de calcul actuelles.

 

Pour déterminer comment sont repliés les deux mètres d’ADN qui se trouvent dans nos cellules, les biologistes moléculaires ont mis au point dans les années 2000 la technique de « capture de conformation des chromosomes ». Cette méthode mise en oeuvre dans des cellules vivantes fournit la localisation de toutes les zones du brin d’ADN se trouvant en contact l’une avec l’autre. Les techniques développées jusqu’à présent pour reconstituer la structure tridimensionnelle des chromosomes à partir de ces informations reposaient sur des méthodes d’optimisation progressive qui ne pouvaient fonctionner qu’avec un jeu partiel de données et requerraient un temps de calcul prohibitif.

 

Le fond montre une carte de contacts chromosomiques humains après traitement et normalisation des données expérimentales obtenues in vivo : plus un pixel est de couleur rouge, plus la fréquence de contact entre les deux sites génomiques associés (en abscisse et en ordonnée) est élevée. L’algorithme proposé par Lesne et al. permet de reconstruire la structure 3D correspondante, ici le chromosome 1 où le gradient de couleur indique la position le long du génome. D. R.

 

Des physiciens théoriciens du laboratoire de physique théorique de la matière condensée (LPTMC, CNRS/UPMC) viennent de mettre au point une méthode de calcul directe, qui s’accommode de données incomplètes ou bruitées et qui est bien plus rapide que les méthodes actuelles. La structure tridimensionnelle obtenue peut ensuite être croisée avec d’autres jeux de données génomiques, par exemple la position de certaines protéines le long du génome pour visualiser les structures formées en trois dimensions par ces protéines dans le noyau. Ce travail est publié dans la revue Nature Methods. Lire l’intégralité de l’article sur le site de l’INP du CNRSNouvelle fenêtre.

Pour en savoir plus :

Reconstructing 3D genomes from chromosomal contact maps. Annick Lesne, Julien Riposo, Paul Roger, Axel Cournac, Julien Mozziconacci, Nature Methods, 2014.

 



18/11/14