Modifications épigénétiques

Quelles sont les causes des changements épigénétiques ?

Il existe différentes causes de changements épigénétiques et la figure 1, ci-dessous, en présente quelques-unes sous forme de graphique.

• Vieillissement

• L'exercice

• Régime alimentaire

• Polluants environnementaux

• Tabac

• L'alcool

• Stress/santé mentale

• Santé maternelle, alimentation et tabagisme pendant la grossesse

• Météo environnementale

• Finances

• Les maladies

• Médicaments

Bien que cela puisse prendre du temps, la plupart de ces changements épigénétiques peuvent être inversés en modifiant le mode de vie et l'environnement. Par exemple, manger plus sainement, faire plus d'exercice et réduire le stress peuvent tous contribuer à inverser les changements épigénétiques négatifs.

Trois mécanismes de changement épigénétique

Il existe trois exemples principaux de changements épigénétiques qui peuvent modifier l'expression des gènes. La figure 2. ci-dessous illustre deux de ces mécanismes.

Laméthylation de l'ADN utilise des groupes chimiques pour s'attacher à certains points du brin d'ADN. Ces groupes chimiques empêchent les protéines de s'attacher à l'ADN pour le "lire". Afin d'éliminer les groupes chimiques, une déméthylation se produit. Les gènes sont "activés" pendant la déméthylation et "désactivés" pendant la méthylation.

Lesmodifications des hist ones sont un autre exemple de changement épigénétique. En fonction de la densité des histones, on détermine si le gène est "éteint" ou "allumé". Les histones serrées empêchent les protéines de se lier à l'ADN, ce qui maintient le gène inactivé. Les histones peu serrées facilitent la liaison des protéines à l'ADN, ce qui active le gène. Des groupes chimiques peuvent être ajoutés ou enlevés pour modifier la densité des histones, ce qui active ou désactive les gènes.

Exemples de changements épigénétiques

Maintenant, explorons quelques exemples de changements épigénétiques. L'âge est un exemple d'épigénétique. L'épigénétique diffère de l'âge du nouveau-né à l'âge de l'enfance et de l'âge adulte, en particulier les niveaux de méthylation de l'ADN diminuent avec l'âge.

Un autre exemple de l'épigénétique est sa réversibilité. Par exemple, si quelqu'un fume, son niveau de méthylation de l'ADN diminue par rapport à celui d'une personne qui ne fume pas. Si quelqu'un arrête de fumer, cela prendra du temps, mais les niveaux de méthylation de l'ADN reviendront à ceux d'une personne qui ne fume pas.

Changements épigénétiques et cancer

Les modifications épigénétiques peuvent rendre les organismes plus sensibles aux maladies. Par exemple, certains germes peuvent modifier l'épigénétique afin d'affaiblir volontairement le système immunitaire pour améliorer leur survie au sein d'un organisme.

De plus, pendant la grossesse, le régime alimentaire joue un rôle important dans l'épigénétique de l'enfant et peut l'influencer pendant des décennies. Par exemple, en cas de famine, il y a moins de nourriture à manger, ce qui peut entraîner une modification des niveaux de méthylation de l'ADN pour différents gènes, ce qui peut entraîner des possibilités de maladies plus tard dans la vie, comme les maladies cardiaques ou le diabète de type II.

Les changements épigénétiques peuvent également entraîner le développement de différents types de cancers.

Les mutations de certains gènes peuvent potentiellement augmenter le risque de cancer comme une mutation du gène BRCA1 peut augmenter le risque de développer un cancer du sein. Dans les cellules cancéreuses, alors que certains gènes présentent des niveaux élevés de méthylation de l'ADN, la méthylation de l'ADN est globalement plus faible que dans les cellules normales. L'épigénétique peut être utilisée pour détecter des cancers difficiles à trouver ou pour déterminer le type de cancer dont une personne est atteinte, mais d'autres tests seront nécessaires pour diagnostiquer le cancer.

Comment mesurer les changements épigénétiques

Il existe de multiples façons de mesurer les changements épigénétiques. Par exemple, la méthylation de l'ADN peut être mesurée à l'aide de méthodes d' immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) ou de méthodes basées sur le bisulfite.

Méthodes d'immunoprécipitation de la chromatine (ChIP)

Les méthodes de ChIP utilisent des anticorps spécifiques à la méthylation pour purifier les régions méthylées du gène, puis l'ADN est analysé à l'aide de puces à ADN (exemple illustré ci-dessous à la Fig. 3).

Méthodes basées sur le bisulfite

Les échantillons d'ADN sont traités au bisulfite afin d'évaluer les changements épigénétiques. Dans cette méthode, la cytosine non méthylée est transformée en uracile, tandis que les bases méthylées restent sous forme de cytosine.

Cette méthode diffère de la méthode ChIP car elle ne peut être utilisée que pour détecter la méthylation sensible à ces méthodes à base de bisulfite. De plus, comme la méthode ChIP, l'échantillon d'ADN sera analysé à l'aide de microréseaux, mais elle peut aussi utiliser le séquençage de nouvelle génération.

Pour l'analyse par microréseau, l'échantillon à base de bisulfite est mélangé à un échantillon d'ADN non traité, et le rapport de l'intensité du signal indique les niveaux de méthylation dans certaines régions de l'échantillon.

Lors du séquençage de nouvelle génération, l'échantillon traité au bisulfite et l'échantillon d'ADN non traité sont comparés à des emplacements de méthylation connus dans le gène. Pour que cela fonctionne, le génome doit être bien connu. Le séquençage de nouvelle génération est un processus en trois étapes qui permet d'analyser de nombreux échantillons en même temps et d'obtenir des résultats incroyablement rapides.

Différences entre les changements génétiques et épigénétiques

Il existe des différences entre les modifications génétiques et épigénétiques. Le principal exemple est que les changements épigénétiques proviennent du comportement et de l'environnement, alors que les changements génétiques proviennent de l'intérieur de l'organisme. De plus, les changements génétiques impliquent la séquence d'ADN, alors que les changements épigénétiques n'impliquent pas la séquence d'ADN. En outre, les changements épigénétiques sont généralement considérés comme réversibles si l'on modifie le mode de vie et l'environnement, ce qui n'est pas le cas des changements génétiques.

Changements épigénétiques et hérédité

Les cellules reproductrices contiennent normalement des étiquettes épigénétiques qui aident à déterminer les changements épigénétiques, mais avant que les cellules reproductrices puissent se rencontrer, ces étiquettes doivent être supprimées dans un processus connu sous le nom de reprogrammation afin que les embryons puissent créer des cellules spécialisées au cours de leur développement. Alors que la plupart des étiquettes épigénétiques sont supprimées, une petite quantité d'environ 1 % parvient à se faufiler chez les mammifères.