Les histones sont des structures dans les cellules eucaryotes et certains micro-organismes unicellulaires du phylum Euryarchaeota qui servent de bobines autour desquelles l’acide désoxyribonucléique (ADN) de la cellule s’enroule très étroitement. Sans la conservation de l’espace que permettent les histones, les cellules ne pourraient pas contenir leur propre ADN. Les histones jouent également un rôle important dans l’expression des gènes en permettant ou en empêchant l’accès des molécules transcriptionnelles actives aux gènes de l’ADN. Une troisième tâche consiste à maintenir l’intégrité structurelle de l’ADN et du chromosome beaucoup plus gros.
Les substances qui composent les histones sont des protéines qui diffèrent peu d’une espèce à l’autre. Les protéines les plus courantes sont appelées H1/H5, H2A, H2B, H3 et H4. L’ADN est étroitement lié aux histones par l’attraction entre les groupes latéraux des protéines histones et l’ADN. Cette force d’attraction est modifiée par l’ajout de groupes acétyle ou méthyle à quelques acides aminés lysine ou arginine près de la fin des protéines H3 et H4. Le resserrement ou le relâchement du brin d’ADN rend les gènes accessibles ou inaccessibles, ce que l’on appelle l’activation ou la désactivation du gène.
Dans la plupart des cellules, quelle que soit la source, huit protéines histones, composées de deux H2A, H2B, H3 et H4, forment une structure en octets. Environ 146 paires de bases d’ADN s’enroulent presque deux fois autour de la structure de l’octet pour former un nucléosome. Une courte boucle d’ADN, stabilisée par la protéine H1 ou son analogue H5, mène au nucléosome suivant, formant une structure qui est souvent caractérisée comme des billes sur une chaîne. Les nucléosomes et leurs sections d’ADN de liaison forment des spirales serrées, avec six nucléosomes par tour, pour fabriquer ce qu’on appelle des fibres de chromatine. Les fibres s’assemblent pour former un chromosome.
Les protéines histones H2A, H2B, H3 et H4 ont un poids moléculaire relativement faible, constitué de 120 à 135 acides aminés par molécule de protéine. Les histones H1/H5 sont beaucoup plus longues et donnent un cadre structurel aux nucléosomes, un peu comme une tige d’acier reliant une série de disques. Dans les cellules humaines, si tout l’ADN était déroulé et mis bout à bout, le brin mesurerait environ 70 pouces de long (1.8 m) mais seulement environ 0.0000007 pouces d’épaisseur (180 nanomètres). En enroulant et en reculant les sous-structures, les 23 paires de chromosomes fonctionnent dans un noyau qui fait lui-même moins de 0.0004 pouce (10 micromètres) de diamètre. Les histones font ce pliage
possible en contrôlant l’environnement moléculaire.
On pensait initialement que les histones n’avaient que les types mentionnés ci-dessus. La recherche, cependant, a mis en évidence beaucoup plus de diversité qu’on ne l’acceptait auparavant. Les molécules de base sont encore relativement les mêmes, même entre des organismes aussi divergents que la levure et les mammifères. Ce trait est appelé conservation évolutive. Cela indique que même de légères variations dans ces molécules entraînent des cellules qui ne pourraient pas prospérer ou se reproduiraient et causeraient des dommages et des pénalités évolutives à l’organisme.