L'habitat et le mode de vie influencent notre épigénome

Publié par Isabelle le 07/12/2015 à 12:00
Source: CNRS
Grâce à l'étude génomique des populations de chasseurs-cueilleurs Pygmées et d'agriculteurs Bantous d'Afrique centrale, des chercheurs de l'Institut Pasteur et du CNRS, en collaboration avec des équipes françaises et internationales (1), ont montré pour la première fois que notre habitat et notre mode de vie (La vie est le nom donné :) peuvent influencer notre épigénome, c'est-à-dire l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) du système qui contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) l'expression de nos gènes sans en affecter la séquence. Les scientifiques ont en particulier mis en évidence que chez ces populations africaines, un passage récent d'un habitat forestier à urbain pouvait affecter l'épigénétique des fonctions de la réponse immunitaire. Au contraire, le mode de vie historique de ces populations – sédentaire agriculteur (L'agriculteur ne désigne pas seulement la personne qui cultive la terre mais aussi celle qui...) ou chasseur-cueilleur nomade – pouvait toucher (Le toucher, aussi appelé tact ou taction, est l'un des cinq sens de l'homme ou de l'animal,...) des fonctions plus pérennes, comme celles liées au développement, via une modulation par sélection naturelle (En biologie, la sélection naturelle est l'un des mécanismes qui guident l'évolution...) de son contrôle génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...). Cette étude est publiée dans la revue Nature Communications le 30 novembre 2015.


Image: Pygmée Aka,République centrafricaine. © Serge BAHUCHET/MNHN/CNRS Photothèque
Comment l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...) humaine peut-elle s'adapter à son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...), comme par exemple à son habitat (en forêt (Une forêt ou un massif forestier est une étendue boisée, relativement dense,...), en milieu rural ou urbain) ou à son mode de vie (chasseur-cueilleur nomade ou agriculteur sédentaire) ? Au cours de l'évolution humaine, l'environnement a en effet exercé une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) sélective au niveau génétique, entraînant la sélection de mutations de l'ADN avantageuses pour notre espèce. Des chercheurs de l'unité de Génétique évolutive humaine (Institut Pasteur/CNRS URA 3012), dirigée par Lluis Quintana-Murci, directeur de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) à l'Institut Pasteur (L’Institut Pasteur est une fondation française privée à but non lucratif qui...), viennent de prouver que l'habitat et le mode de vie des populations humaines peuvent aussi agir au niveau épigénétique, c'est-à-dire par des modifications modulant l'expression des gènes.

Au contraire de la génétique, qui se rapporte à la séquence des acides nucléiques constituant l'ADN et portant nos gènes, l'épigénétique s'intéresse aux éléments ne modifiant pas la séquence génétique, mais pouvant néanmoins affecter l'expression des gènes. Pour ces travaux, les chercheurs ont étudié les modifications épigénétiques de l'ADN, en particulier la méthylation, c'est-à-dire l'ajout de groupements chimiques méthyles sur la séquence des gènes (voir encadré).

Pour mesurer l'influence de l'environnement sur l'épigénome, les chercheurs ont pris pour modèles deux populations d'Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles,...) centrale aux modes de vie et aux habitats différents: les "Pygmées", peuple (Le terme peuple adopte des sens différents selon le point de vue où l'on se place.) de chasseurs-cueilleurs nomades vivant dans la forêt, et les "Bantous", agriculteurs sédentarisés dans des habitats urbains, ruraux ou forestiers, deux populations qui se sont séparées il y a environ 60 000 ans. Les chercheurs ont en outre travaillé sur un groupe particulier d'agriculteurs (Bantous) qui se sont installés dans la forêt et partagent le même environnement que les Pygmées

Les scientifiques ont d'abord comparé le niveau de méthylation génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement...) de ce groupe particulier de Bantous forestiers avec celui des Bantous urbains ou ruraux: ils ont observé que le changement récent d'habitat avait provoqué des modifications de l'épigénome concernant principalement les fonctions du système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de...).

En parallèle, ils ont comparé les méthylations du groupe de Bantous forestiers avec celles des Pygmées, afin d'étudier l'impact cette fois de leur mode de vie – agriculteurs pour les Bantous, chasseurs-cueilleurs pour les Pygmées. Ils ont alors constaté des différences de l'épigénome, relatives cette fois au développement (la taille, la minéralisation osseuse...). Ils se sont aperçus que ces changements affectaient les caractéristiques physiques qui différencient, entre autres, les Bantous des Pygmées. Ces différences sont donc qualifiées "d'historiques".

Si les modifications épigénétiques telles que la méthylation peuvent répondre de façon très réactive à l'environnement, elles ne se transmettent pas de génération en génération. Elles peuvent cependant devenir héritables quand elles sont contrôlées par une mutation de l'ADN. Les chercheurs ont ainsi prouvé que les changements "récents" de l'épigénome qui affectent l'immunité étaient dépourvus de contrôle génétique, alors que les différences "historiques" enrichies en contrôle génétique, étaient devenues héritables et ainsi pérennes.

Ces résultats expliquent en partie certaines prédispositions aux maladies. "Notre étude montre que les changements de mode de vie et d'habitat influencent fortement notre épigénome, et que l'urbanisation a un impact important sur les profils épigénétiques du système immunitaire. Ceci souligne l'importance de s'intéresser, en complément des études de génétique plus classiques, à la façon dont les changements épigénétiques pourraient créer un terrain immunitaire plus propice au développement de maladies auto-immunes, d'allergies, d'inflammations,..." explique Lluis Quintana-Murci.

Ce modèle d'étude, qui combine la génétique et l'épigénétique des populations, pourra être appliqué prochainement à d'autres populations afin d'identifier les fonctions biologiques qui seraient principalement affectées par les changements d'environnement, de mode de vie et d'habitat auxquels les populations humaines se voient de plus en plus confrontées.

Notes:

(1) Le Muséum (Salle d'exposition du Muséum Provincial (1908) à Toronto (Ontario, Canada) ...) National d'Histoire Naturelle (La démarche d'observation et de description systématique de la nature commence dès...), l'INRA, les universités de la Colombie Britannique, de Lyon, de Yaoundé, de Libreville, de Pennsylvanie et de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande...).

L'épigénome recouvre toutes les modifications de l'ADN qui modulent l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) des gènes, sans en changer la séquence. La méthylation de l'ADN est une de ces modifications. Un groupe méthyle est une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) fixée sur la séquence d'un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...). Quand un gène possède beaucoup de groupes méthyles, il sera alors peu exprimé, et inversement, un gène peu méthylé sera surexprimé. Sans aucun changement de la séquence génétique, la méthylation peut changer considérablement l'activité du gène. Ces changements épigénétiques se font de manière beaucoup plus rapide et plus flexible que les mutations génétiques.
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