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Posté par Isabelle le Mercredi 26/04/2017 à 00:00
Nous sommes plus que notre ADN: découverte d'un nouveau mécanisme d'hérédité épigénétique
L'équipe de Giacomo Cavalli, à l'Institut de génétique humaine de Montpellier (Université de Montpellier/CNRS), en collaboration avec l'Inra (1), démontre chez la drosophile l'existence d'une hérédité épigénétique (2) transgénérationnelle. En modifiant de façon transitoire la fonction des protéines du groupe Polycomb, dont l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) est essentielle au cours du développement, ils ont obtenu des lignées de drosophile porteuses de la même séquence d'ADN mais caractérisées par des yeux de couleurs différentes. Ces différences dépendent d'un degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En statistiques, une variable peut aussi...) de répression par les protéines Polycomb qui est hérité de façon stable mais réversible. Cette hérédité (L’hérédité (du latin hereditas, « ce dont on hérite ») est la transmission de caractéristiques d'une génération à la suivante, quel que soit le...) épigénétique s'applique aussi bien à des lignées transgéniques qu'à des lignées naturelles et peut être modifiée par des changements de conditions environnementales, comme la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...) ambiante. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Genetics, le 24 avril 2017.


Trois exemples de drosophiles sont représentés. Les trois portent la même séquence d'ADN, mais elles ont des couleurs d'yeux différentes à cause d'une perturbation transitoire de leur état épigénétique. Cette perturbation modifie les niveaux de répression, dépendante de Polycomb,.de l'expression d'un gène responsable de la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) des yeux
© Filippo Ciabrelli

Elles ont toutes le même ADN mais des caractères bien différents: des chercheurs ont obtenu des lignées de drosophiles aux yeux blancs, jaunes ou rouges, en perturbant de façon transitoire des interactions entre des gènes cibles des protéines Polycomb, des complexes protéiques impliqués dans la répression de nombreux gènes, notamment des gènes de développement.

Les informations nécessaires au fonctionnement des cellules ne sont pas toutes portées par le matériel génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et...). D'autres paramètres, transmis de façon héréditaire mais non codés par les gènes d'un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).), pilotent la vie (La vie est le nom donné :) des cellules. Ces facteurs dits épigénétiques sont un étiquetage chimique et une organisation (Une organisation est) spatiale bien définie de notre génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des molécules d'ARN). Il contient en...). Ils correspondent en particulier aux modifications des histones, les protéines autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) desquelles l'ADN s'enroule. Les protéines du groupe Polycomb, elles, sont impliquées dans la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) de l'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) tridimensionnelle des chromosomes, qu'elles régulent en établissant des interactions entre gènes dans l'espace 3D du noyau cellulaire. Or, selon la position d'un gène à un moment donné, son expression sera activée ou réprimée.


© Elisa Cavalli

En perturbant de façon transitoire ces interactions, les chercheurs ont pu établir des lignées de drosophiles caractérisées par des niveaux différentiels de répression ou d'activation (Activation peut faire référence à :) génique dépendant des Polycomb. Les chercheurs ont séquencé le génome entier de chaque lignée de drosophiles, afin de vérifier que leur ADN soit bien identique. Malgré l'identité de leurs séquences d'ADN, ces lignées peuvent être maintenues indéfiniment et transmettent fidèlement leurs différences phénotypiques une fois établies. Ce phénomène peut être réversible: en croisant ces individus aux gènes surexprimés ou sous exprimés avec des drosophiles n'ayant pas de modifications, il est possible d'induire un retour à la normal de la couleur des yeux sans changer la séquence d'ADN, ce qui démontre le caractère épigénétique de cette forme d'héritage.

Les chercheurs ont ensuite pu montrer que la modification des conditions environnementales, notamment la température ambiante (3), peut affecter l'expression de l'information épigénétique sur plusieurs générations, sans pour autant effacer sa transmission. Cette influence transitoire de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le...) dans lequel ont vécu les générations précédentes sur l'expression des traits des insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et leur...) confère à ce mécanisme épigénétique des propriétés évolutives uniques. La pertinence du phénomène dans la nature a de plus été confirmée par des études en microcosme menées en collaboration avec l'Inra.

L'équipe de Giacomo Cavalli démontre ainsi l'existence d'un héritage épigénétique transgénérationnel stable, dépendant de la structure tridimensionnelle des chromosomes et régulé par les facteurs Polycomb. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour les sciences biomédicales. Ils suggèrent notamment que l'épigénétique pourrait expliquer en partie le mystère de "l'hérédité manquante", c'est-à-dire l'incapacité de trouver les causes génétiques de certains caractères héréditaires normaux ainsi que de nombreuses pathologies humaines.

Notes:

(1) Des chercheurs du Centre de Biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de...) pour la Gestion des Populations, de Montpellier et de l'unité de Mathématique et Informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles que les...) Appliquées, de Toulouse.

(2) L'épigénétique correspond à l'étude des changements dans l'activité des gènes, n'impliquant pas de modification de la séquence d'ADN et pouvant être transmis lors des divisions cellulaires. Contrairement aux mutations qui affectent la séquence d'ADN, les modifications épigénétiques sont réversibles.

(3) Comme tous les insectes, la drosophile ne maintient pas une température interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le "Diplôme d'études...) constante.


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Source: CNRS