Stochasticité de l'expression génique et dynamique des complexes de régulation

L'expression des gènes au sein d'une cellule est un processus reconnu aujourd'hui comme pouvant être fortement stochastique [Kaern et al. (2005) Nat Rev Genet:6; Maheshri et al. (2007) Annu Rev Biophys Biomol Struct:36]. Longtemps considéré comme un facteur limitant pour la cellule et donc souvent qualifié de "bruit", son éventuel intérêt évolutif est aujourd'hui beaucoup discuté. Cependant, la compréhension de ce phénomène et de ses conséquences passe nécessairement par l'étude de ses causes moléculaires.
De nombreuses sources possibles de cette stochasticité ont été identifiées [Kaufmann et al. (2007) Curr Opin Genet Dev:17], souvent dues à la rareté de certains des évènements moléculaires du processus d'expression génique (et donc associées à la faible quantité de certaines molécules : facteurs de transcription, ARNm, protéine ...). Parmi celles-ci, les changements du promoteur entre plusieurs états discrets, bien qu'identifiés expérimentalement comme étant un facteur prépondérant [Becskei et al. (2005) Nat Genet: 37], est souvent modélisé par un système simple à deux états : un état actif et un état inactif [Raser et al. (2004) Science: 304; Kaufmann et al. (2007) COGD]. Cependant, la machinerie moléculaire impliquée dans la régulation présente des caractéristiques dynamiques complexes : temps de résidence très variés, coopération/compétition entre molécules, dépendance énergétique, recrutement cyclique des composants... Nous proposons et étudions un modèle générique de la dynamique du promoteur rendant compte de ces caractéristiques. Démontrant des comportements variés et des propriétés d'intérêt dans un contexte évolutif (permettant à la cellule d'ajuster finement sa stochasticité), ce modèle met en avant la dynamique du promoteur comme une source importante et complexe de stochasticité de l'expression génique.