L'ADN, la substance responsable de l'expression de la constitution génétique de tous les organismes vivants, est une molécule longue et étroite composé d'un squelette sucre-phosphate qui supporte une séquence précise de molécules plus petites appelées nucléotides socles. Les cellules lisent des sections d'ADN appelées gènes pour contrôler la production de protéines qui établissent les caractéristiques de la cellule.
La chromatine et les chromosomes sont des formes différentes du même matériau qui fonctionnent en emballant des molécules d'ADN pour s'adapter et fonctionner dans de minuscules cellules. L'emballage n'est cependant pas la seule fonction des chromosomes et de la chromatine. Il peut également fonctionner pour aider à réguler l'expression des gènes.
Défi de l'emballage
Organismes eucaryotes, qui comprennent toutes les formes de vie sauf les plus simples, ont des cellules qui contiennent une région centrale entourée de parois appelée le noyau. La majeure partie de l'ADN d'une cellule réside dans le noyau, ce qui crée tout un défi d'emballage. Si vous étiriez tout l'ADN d'une cellule humaine, il s'étendrait sur environ 3 mètres.
La nature a trouvé un moyen de fourrer tout cet ADN dans un noyau de seulement 1/100 000 de mètre de diamètre. Non seulement la cellule doit-elle comprimer étroitement l'ADN nucléaire, mais elle doit également organiser judicieusement l'ADN de manière à ce qu'une cellule puisse accéder aux portions qu'elle souhaite utiliser.
Définition de la chromatine
Nous définissons la chromatine par sa composition et sa fonction. Chromatine est une combinaison d'ADN, d'acides ribonucléiques et de protéines appelées histones qui remplissent le noyau cellulaire. Les histones s'attachent et compriment les brins à double hélice d'ADN. La chromatine forme des structures en forme de billes appelées nucléosomes, compactant l'ADN d'un facteur six.
Le chapelet de perles s'enroule alors en une forme de tube creux, le solénoïde, qui est 40 fois plus compact. La chromatine peut atteindre une compression élevée en partie en neutralisant les charges électriques négatives qui prédominent dans toute la molécule d'ADN et qui, autrement, résisteraient à la compression. Un type de chromatine, appelé euchromatine, régule activement l'activité des gènes, tandis que l'hétérochromatine maintient les régions inactives de la molécule d'ADN étroitement liées.
Lorsque l'ADN est étroitement lié, les gènes de cette région ne peuvent pas être transcrits car la machinerie de transcription (enzymes et autres molécules) ne peut pas accéder physiquement au gène. En revanche, lorsque la chromatine est faiblement liée, les gènes peuvent être plus facilement transcrits et exprimés.
Chromosomes
Les chromosomes se forment lorsqu'une cellule est sur le point de se diviser, moment auquel la chromatine semblable à un spaghetti se comprime encore plus, d'un facteur 10 000. Le corps condensé résultant est un chromosome, qui ressemble généralement à un grand X. Les quatre bras du X se rejoignent à la partie centrale appelée centromère. La plupart des cellules humaines ont 46 chromosomes en deux ensembles de 23, chacun étant donné par un parent.
Les chromosomes se dupliquent et se distribuent uniformément à chaque cellule fille pendant la division cellulaire. Une fois la division cellulaire terminée, les chromosomes entrent dans une période appelée interphase et reviennent en brins de chromatine.
Les procaryotes ont quelque chose de similaire aux chromosomes et à la chromatine, mais ce n'est pas tout à fait la même chose. Au lieu des mêmes complexes que ceux des eucaryotes, les procaryotes "superenroulent" simplement leur ADN afin de l'adapter à l'intérieur de la cellule. Les procaryotes n'ont également qu'un seul « bloc » d'ADN appelé nucléoïde. Bien qu'il existe des protéines associées à ce superenroulement, ce n'est pas la même structure ou la même configuration que la chromatine.
Fonction chromatine: Condensez et détendez-vous
La transcription n'a lieu que pendant l'interphase. Lors de la transcription, la cellule copie des gènes spécifiques de l'ADN sur l'ARN, qu'elle traduit ensuite en protéines. Pendant l'interphase, la chromatine est relativement relâchée, permettant à la machinerie de transcription de la cellule d'accéder aux gènes de l'ADN.
L'euchromatine entoure les gènes éligibles à la transcription et joue un rôle actif dans le processus. L'hétérochromatine se fixe aux parties inactives de la molécule d'ADN. La chromatine se condense en chromosomes puis se relâche à nouveau lorsque la cellule alterne entre division et interphase.