La danse de la vie

J'ai eu envie de partager avec vous l'émerveillement de ces quelques minutes extraordinaires où nous est donné à voir le rythme de la vie au cœur de nos cellules, représentation à notre échelle de la danse rythmée par le tambour de Śiva lorsqu'il impulse la manifestation.

Cette modélisation a été réalisée par des chercheurs de l'institut de recherche japonais Riken à l'aide d'un supercalculateur.

Je joins sous la vidéo la traduction de la voix off, mais la magie n'a pas besoin des explications pour opérer !

Les mécanismes de la vie simulés grâce à des supercalculateurs. Nous nous trouvons à l’intérieur d’une cellule, dans la partie appelée le noyau. Nous y voyons de l’ADN qui contient des informations génétiques, notamment les gènes, qui sont le plan des cellules. Les mouvements d’un très grand nombre de molécules d’eau ont été également calculés afin de simuler avec exactitude et précision le comportement des molécules à l’intérieur des cellules. L’ADN est une longue chaîne composée de deux brins enroulés en double hélice, compactée dans des structures très complexes dans le noyau des cellules. Le centre de chacune de ces structures est composé d’une protéine appelée histone. Il comporte 8 protéines, soit deux copies de chacun des quatre types d’histones. Les chercheurs ont déployé beaucoup d’efforts pour en comprendre le rôle. Cette unité structurelle formée par l’ADN enroulé autour des histones s’appelle un nucléosome. En traitant de nombreux atomes comme une seule particule, nous pouvons augmenter le nombre de phénomènes dans notre simulation. L’ADN humain mesure environ 2 m de long. Mais il peut tenir dans un minuscule noyau de 10 microns de diamètre seulement en formant une fibre de nucléosomes compactés appelée chromatine. Pour lire les informations génétiques, il faut que l’ADN se débobine des histones. Le supercalculateur K japonais a permis de calculer pour la toute première fois la force requise au niveau atomique pour dérouler l’ADN. On sait également que les changements d’état des histones peuvent modifier la fluctuation de l’ADN. Les histones ont des régions flexibles non structurées appelées queues d’histones. Quand les queues d’histones subissent des modifications génétiques telles que l’acétylation, la structure des nucléosomes change. Par exemple, nous savons que l’acétylation de certaines parties des queues d’histones desserre la structure de la chromatine, ce qui décompacte légèrement les nucléosomes. L’ADN doit se débobiner des histones pour permettre à d’autres protéines de lire les informations génétiques. Ici, la protéine P53 suppresseur de tumeurs est sur le point de se lier à l’ADN. Quand l’ADN est débobiné, P53 peut se déplacer le long de la chaîne et lire ses informations génétiques. Des modifications chimiques comme l’acétylation et des différences dans la structure de la chromatine peuvent influer sur la lecture des informations génétiques. Cela permet la génération à partir du même ADN de diverses cellules et de divers tissus tels que les globules rouges et les nerfs. L’étude des mécanismes qui activent ou désactivent les gènes sans modifier les segments d’ADN sous-jacents s’appelle l’épigénétique. Les études faisant appel à des supercalculateurs pour simuler les mouvements et la forme des molécules contribueront à l’élaboration de nouveaux médicaments et à la recherche en matière de médecine régénérative, ouvrant ainsi la porte à une ère nouvelle et passionnante.