Dans un article publié dans Genome Biology , des scientifiques montrent que la réplication de l’ADN n’assure pas seulement la duplication fidèle du génome : elle contribue également à remodeler l’organisation tridimensionnelle des chromosomes dans le noyau. Grâce à une approche combinant modélisation biophysique et expériences de biologie moléculaire chez la levure de boulanger, ils révèlent comment les fourches de réplication influencent la structure du génome à plusieurs échelles.
Un modèle 3D du génome pour tester le rôle des fourches de réplication
Avant chaque division cellulaire, l’ADN doit être entièrement dupliqué afin que chaque cellule fille reçoive une copie fidèle du génome. Chez les eucaryotes, cette duplication se produit durant la phase S du cycle cellulaire, et démarre à partir de plusieurs « origines » réparties le long du génome. À chaque origine, deux fourches de réplication, dites « soeurs », partent en sens opposé et dupliquent progressivement l’ADN tout en modifiant la manière dont se plient et s’organisent les chromosomes dans l’espace du noyau cellulaire.
Dans cette étude publiée dans la revue Genome Biology , les scientifiques se sont intéressés à ces effets structurels de la réplication.
Ils ont développé une stratégie interdisciplinaire combinant modélisation biophysique et expériences de biologie moléculaire afin d’explorer l’influence de la réplication sur le repliement des chromosomes chez la levure de boulanger, un organisme modèle souvent utilisé pour ce type d’études.
En intégrant, dans une modélisation numérique, une description réaliste de l’architecture 3D du génome de levure et de la chronologie de sa réplication, ils ont pu tester différentes hypothèses sur le comportement des fourches de réplication et prédire leurs impacts sur l’organisation des chromosomes à plusieurs échelles.
De la fontaine locale à la vague globale : une organisation spatiale orchestrée par la réplication
Leur modèle indique qu’à l’échelle locale, des interactions entre les deux fourches partant d’une même origine doivent laisser une signature bien identifiable dans les données : des « fontaines » de contacts, qui se déploient à partir des origines et correspondent à la formation dynamique de boucles d’ADN guidées par les fourches-soeurs. Grâce à de nouvelles expériences menées dans différentes conditions, ils ont confirmé l’existence de ces fontaines in vivo.
Découvrez-en plus sur le site du CNRS
Référence
D’Asaro D, Arbona JM, Piveteau V, Piazza A, Vaillant C, Jost D. Genome-wide modeling of DNA replication in space and time confirms the emergence of replication specific patterns in vivo in eukaryotes. Genome Biol. 2025 Dec 22;26(1):431. DOI : 10.1186/s13059-025-03872-4