Biologie moléculaire

Biologie moléculaire

La biologie moléculaire est une branche de biologie qui cherche à comprendre comment les cellules fonctionnent en étudiant les molécules qui les composent, comme les acides nucléiques (ADN et ARN) et les protéines.

ADN et ARN

L’ADN constitue l’un des intérêts particuliers dans la biologie moléculaire. Il contient toute l’information nécessaire pour faire fonctionner une cellule. L’information contenue en ADN est copiée sous forme d’ARN dans le processus appelé la transcription. Les ARNs sont ensuite traduits en protéines.

Facteurs de transcription

Le génome de l’humain contient approximativement 20 milles de gènes codants pour diverses protéines. Pour contrôler quels gènes activer dans une cellule à des moments précis, les facteurs de transcription existent. Ceux-ci se fixent à certaines parties de l’ADN pour activer ou bloquer la lecture des gènes, selon les besoins de la cellule. Plusieurs équipes du RQR s’intéressent aux différents facteurs de transcription. Notamment, le laboratoire de Jacques Drouin explore les facteurs de transcription Pitx1 et Tpit qui jouent un rôle important dans le développement de l’hypophyse, une glande endocrine située à la base du cerveau. L’équipe de Nicolas Gévry étudie le rôle des facteurs de transcription NR5A1 et NR5A2 dans l’ovaire et la fertilité. Raj Duggavathi travaille sur les facteurs de transcription impliqués dans les voies de signalisation intracellulaire ERK1/2 ainsi que d’importantes molécules impliquées dans l’ovulation, notamment Nr5a2, mTOR et Fabp6.

Les facteurs de transcription de la famille GATA sont connus de jouer un rôle important dans le fonctionnement du cœur et du système digestif. L’équipe de Robert S. Viger étude les facteurs de transcription GATA dans le contexte du développement précoce du testicule et de l’ovaire, la différenciation sexuelle, et la stéroïdogenèse.

Voies de signalisation

Les facteurs de transcription eux-mêmes font sujet de régulation par les voies de signalisation, c’est-à-dire des chaînes de réactions chimiques déclenchées par des signaux (par exemple, les hormones) venant de l’extérieur de la cellule. Ces signaux se fixent sur des récepteurs situés à la surface des cellules, qui transmettent l’information à l’intérieur pour modifier le comportement cellulaire. L’information dans les cellules peut être transmise à l’aide des petites molécules de signalisation comme AMPc et GTPc. Cettes molécules, aussi appelées des nucléotides cycliques, sont le sujet de recherche de François Richard qui étudie leur rôle dans les ovocytes. L’équipe de Derek Boerboom s’intéresse aux voies de signalisation telles que Wnt, Hippo et Slit/Robo qui sont connues pour leur rôle dans le développement de l’embryon. C’est devenu évident, par contre, que ces voies « développementales » soient aussi impliquées dans la vie adulte et leurs rôles dans ce contexte commencent seulement à être explorés. Notamment, la suractivation de ces voies de signalisation peut être lié au développement des cancers du système reproducteur comme le cancer de l’ovaire, de l’utérus et du cancer du sein. Le laboratoire de Daniel Dufort étudie le rôle des voies de signalisation Nodal et Wnt dans l’implantation de l’embryon, la formation du placenta et le déclenchement de l’accouchement.

Mécanismes moléculaires

Les ARN issus de la transcription des gènes sont habituellement immédiatement traduits en protéines. Cependant, dans les ovocytes, les ARN s’accumulent pour être traduits en protéines plus tard. Ce phénomène est étudié par l’équipe de Hugh J. Clarke. Cette équipe explore également les mécanismes moléculaires qui permettent aux ovocytes de communiquer avec les cellules qui les entourent, une communication essentielle au développement normal des ovocytes.

Les infections et d’autres facteurs de stress environnemental peuvent affecter le processus de traduction des ARN en protéines. Notamment, Maritza Jaramillo étudie pourquoi et comment certaines cellules du placenta infectées produisent mal les protéines à partir de leurs ARN. Cela pourrait perturber les gènes nécessaires à l’implantation de l’embryon, au bon développement du placenta et à son bon fonctionnement.

L’équipe de Cristian O’Flaherty cherche à comprendre comment les spermatozoïdes deviennent matures et comment ce processus peut être influencé par des molécules appelées espèces réactives de l’oxygène (ROS), qui sont naturellement produites par le corps mais peuvent parfois nuire aux cellules.

Les approches de biologie moléculaire

Les approches de biologie moléculaire sont très utiles pour répondre aux questions scientifiques liés à la reproduction. Les chercheurs du RQR utilisent quotidiennement ces approches dans leur travail. Notamment, Daniel Cyr créé des outils spécialisés pour mieux comprendre comment les cellules de l’épididyme (organe du système reproducteur masculin) se transforment et se spécialisent, en étudiant les signaux et mécanismes qui contrôlent ce processus. Julie Brind’Amour utilise les outils de biologie moléculaire pour répondre aux questions portant sur les premières jours du développement de l’embryon. L’équipe de Kalidou Ndiaye cherche à comprendre l’expression et la fonction des gènes qui pourraient influencer le fonctionnement des ovaires, la qualité de l’ovocyte et impacter la fertilité chez les bovins.

La biologie moléculaire s’intéresse également aux molécules impliquées dans le mouvement des cellules. Le laboratoire de Aimee Ryan étudie les protéines appelées claudines qui jouent un rôle essentiel dans les jonctions entre les cellules et peuvent être impliquées dans le développement embryonnaire.

Finalement, l’équipe de Xianming Zhang cherche à comprendre le rôle des molécules considérées comme des contaminants organiques sur la santé. Cette équipe développe des modèles environnementaux et moléculaires pour simuler les processus environnementaux, l’exposition et l’impact de ces contaminants.