Structure des acides nucléiques - chromosomes

La quantité importante d'ADN stockée dans la cellule (1.4 m dans un noyau de quelques microns de diamètre) nécessite des techniques d'empaquetage sophistiquées, capables de le stocker de façon compacte tout en lui permettant de se répliquer et d'être partagé entre cellules filles lors de la division cellulaire. La structure de stockage, trouvée chez tous les eucaryotes (organismes avec des cellules pourvues de noyaux) est le chromosome. Les chromosomes sont des structures relativement lâches pendant la plus grande partie du cycle cellulaire, permettant à l'ADN d'être accessible pour la transcription et la réplication. Pendant la division cellulaire, ils se condensent pour permettre la distribution correcte de l'ADN dans les cellules filles, et deviennent donc bien visibles.

L'ADN est d'abord empaqueté dans des nucléosomes composés de protéines abondantes, les histones, qui contiennent environ 100 paires de nucléotides d'ADN chacun dans une petite particule plus ou moins sphérique. Les nucléosomes sont ensuite arrangés de façon hélicale dans une fibre de 30 nm, qui elle-même s'organise en boucles ancrées sur un échafaudage protéique. Il semble que ces boucles définissent des régions dont l'expression est contrôlée de façon coordonnée.

Différents niveaux d'organisation de l'ADN et de ses protéines associées pour former un chromosome.

On peut visualiser assez facilement en microscopie optique ou électronique des chromosomes en métaphase (lors de la division cellulaire), mais ils sont impossibles à voir clairement dans la plupart des cellules en interphase (sauf quelques cas exceptionnels). Néanmoins, la coloration spécifique de régions précises du chromosome permet de constater qu'une organisation spatiale persiste dans toutes les phases du cycle cellulaire.

Chromosomes en métaphase colorés pour l'ADN (gauche) ou pour une région spécifique du chromosome 16 (milieu), et chromosomes en interphase avec la même coloration (droite)