Chromosome
Un chromosome (du , couleur et "", corps, élément) est un élément microscopique constitué d'une molécule d'ADN et de protéines, les histones et les protéines non histones. Il porte les gènes, supports de l'information génétique, transmis des cellules mères aux cellules filles lors des divisions cellulaires.
Régulation de l'expression des gènes
Chez les eucaryotes, la chromatine peut se présenter sous forme d’hétérochromatine (ADN condensé autour d’un octamère d’histones : formation de nucléosomes) et d’euchromatine (ADN décondensé). Seules les séquences de l’euchromatine sont exprimées. L’hétérochromatine rend impossible la transcription. Typiquement, les séquences télomériques et centromériques sont sous forme d’hétérochromatine, ces régions contenant peu ou pas de gènes. Des enzymes recrutées par des activateurs sont capables de modifier des histones en ajoutant ou en retirant des groupes chimiques. Ainsi, les histones acétylases ajoutent des groupements acétyles, ce qui active les gènes. Des répresseurs effectuent l’activité inverse : ils recrutent des modificateurs d’histones, comme les histones désacétylases capables de désacétyler les histones. Elles modulent ainsi l’accessibilité du gène par les enzymes de transcription. Ce mécanisme consomme de l’ATP. Les désacétylations peuvent permettre de maintenir des portions d’ADN à l’état silencieux, et cette condition peut s’étendre à de plus larges segments car les enzymes de modification sont préférentiellement recrutées sur des portions déjà maintenues dans cet état. D'autres enzymes influent sur l'activité des gènes en méthylant (c'est-à-dire en ajoutant des groupements méthyle, comme pour l'ADN, ce qui inactive la chromatine) ou phosphorylant (c'est-à-dire en ajoutant des groupements phosphates) les histones, ce qui inactive également les gènes, ou encore la Poly ADP ribosylation. Il existe une hérédité épigénétique due à la modification d’histones. En effet l'état de modification épigénétique des histones est transmissible. On sait également qu'il existe un lien avec le métabolisme énergétique. En effet les réactions responsables de l'état des histones, l'acétylation, la méthylation ou la phosphorylatyion, reposent sur des molécules du métabolisme énergétique. En effet les groupements acétyls sont issus de l'acétyl CoA, le donneur de méthyl est le S-Adénosylméthionine et la polyADP ribosylation repose sur le NAD+, autant de molécules impliquées dans le métabolisme énergétique. De l'activité de ce dernier, déterminée par la disponibilité des nutriments ou de la quantité d'oxygène disponible, dépend la concentration en ces diverses molécules interagissant avec les histones. De cette façon une modification du métabolisme énergétique influe sur l'état de la chromatine et donc sur l'expression des gènes. Par exemple, l'acétylation active les gènes. Donc un régime métabolique produisant de l'acétyl CoA en grande quantité permet à une cellule de réagir plus vite aux changements d'environnement en exprimant de nouveaux gènes. Ces modifications étant transmissibles, on peut dire que le phénotype d'un individu dépend en partie de l'environnement de ses ancêtres. Ainsi, une étude suédoise a montré que les personnes ayant connu la famine durant leur jeunesse avaient une descendance dotée d'une espérance de vie supérieure. C'est ainsi que le métabolisme énergétique est étroitement lié à l'expression du génome.