Épigénétique

Général et définition

L'épigénétique s'occupe de l'étude de toutes ces modifications héréditaires qui conduisent à des variations dans l'expression des gènes sans pour autant altérer la séquence de l'ADN, et donc sans provoquer de modifications dans la séquence des nucléotides qui le composent.

En d'autres termes, l'épigénétique peut être définie comme l'étude de ces variations dans l'expression de nos gènes, qui ne sont pas causées par de véritables mutations génétiques, mais qui peuvent être transmissibles.
En utilisant un langage plus technique, cependant, nous pouvons affirmer que l'épigénétique étudie toutes ces modifications et tous ces changements qui sont capables de faire varier le phénotype d'un individu, sans toutefois altérer le génotype.
Le mérite « d'avoir inventé le terme d'épigénétique » est attribué au biologiste Conrad Hal Waddington qui, en 1942, l'a défini comme « la branche de la biologie qui étudie les interactions causales entre les gènes et leur produit, et aboutit au phénotype ».
Expliquée en ces termes, l'épigénétique peut sembler assez complexe ; pour mieux comprendre le concept, il peut être utile d'ouvrir une petite parenthèse sur la façon dont l'ADN est fabriqué et comment s'effectue la transcription des gènes qu'il contient.

ADN et transcription génique

L'ADN est contenu dans le noyau de la cellule, il a une structure en double hélice et est composé d'unités répétitives, appelées nucléotides.
La plupart de l'ADN contenu dans nos cellules est organisé en sous-unités particulières appelées nucléosomes.
Les nucléosomes sont constitués d'une partie centrale (appelée noyau) constituée de protéines appelées histones autour desquelles s'enroule l'ADN.
L'ensemble d'ADN et d'histones constitue ce qu'on appelle la chromatine.
La transcription des gènes contenus dans l'ADN dépend précisément du "packaging de ce dernier" à l'intérieur des nucléosomes. En effet, le processus de transcription des gènes est régulé par des facteurs de transcription, des protéines particulières qui se lient à des séquences régulatrices spécifiques présentes sur l'ADN et qui sont capables d'activer ou de réprimer - selon les cas - des gènes spécifiques.
Un ADN avec un faible niveau de compactage permettra donc aux facteurs de transcription d'accéder aux séquences régulatrices, à l'inverse, un ADN avec un haut niveau de compactage ne leur permettra pas d'accéder.
Le niveau de tassement est déterminé par les histones elles-mêmes et les modifications qui peuvent être apportées à leur structure chimique.
Plus précisément, "l'acétylation des histones (c'est-à-dire l'ajout d'un groupe acétyle à des sites particuliers sur les acides aminés qui composent ces protéines) amène la chromatine à adopter une conformation" plus relâchée " permettant l'entrée de facteurs de transcription, d'où la transcription des gènes D'autre part, la désacétylation supprime les groupes acétyle, provoquant l'épaississement de la chromatine et bloquant ainsi la transcription des gènes.

Signaux épigénétiques

A la lumière de ce qui a été dit jusqu'ici, on peut affirmer que, si l'épigénétique étudie les modifications capables de changer le phénotype, mais pas le génotype d'un individu, un signal épigénétique est cette modification capable d'altérer l'expression d'un gène donné. , sans altérer la séquence nucléotidique.
Par conséquent, on peut affirmer que l'acétylation des histones évoquée au paragraphe précédent peut être considérée comme un signal épigénétique ; autrement dit, il s'agit d'une modification épigénétique capable d'influencer l'activité du gène (qui peut être transcrit ou moins) sans altérer sa structure.
Un autre type de modification épigénétique est constitué par la réaction de méthylation, à la fois de l'ADN et des histones elles-mêmes.
Par exemple, la méthylation (c'est-à-dire l'ajout d'un groupe méthyle) de l'ADN à un site promoteur réduit la transcription du gène, dont l'activation est régulée par ce site promoteur lui-même.En fait, le site promoteur est une séquence spécifique d'ADN localisée en amont des gènes, dont la tâche est de permettre le début de la transcription de ceux-ci. L'ajout d'un groupe méthyle à ce site provoque donc une sorte d'encombrement qui gêne la transcription des gènes.
Pourtant, d'autres exemples de modifications épigénétiques actuellement connues sont la phosphorylation et l'ubiquitination.
Tous ces processus impliquant l'ADN et les protéines histones (mais pas seulement) sont régulés par d'autres protéines qui sont synthétisées suite à la transcription d'autres gènes, dont l'activité peut, à son tour, être altérée.

En tout cas, la particularité la plus intéressante d'une modification épigénétique est qu'elle peut avoir lieu en réponse à des stimuli environnementaux externes qui concernent, précisément, l'environnement qui nous entoure, notre mode de vie (y compris la nutrition) et notre état de santé.
En un sens, une modification épigénétique peut être comprise comme un changement adaptatif opéré par les cellules.
Ces changements peuvent être physiologiques, comme cela arrive dans le cas des neurones qui adoptent des mécanismes épigénétiques pour l'apprentissage et la mémoire, mais ils peuvent aussi être pathologiques, comme cela arrive, par exemple, dans le cas de troubles mentaux ou de tumeurs.

D'autres caractéristiques importantes des modifications épigénétiques sont la réversibilité et l'hérédité.En fait, ces modifications peuvent être transmises d'une cellule à l'autre, bien qu'elles puissent encore subir d'autres changements au fil du temps, toujours en réponse à des stimuli externes.
Enfin, des modifications épigénétiques peuvent survenir à différentes phases de la vie et non seulement au niveau embryonnaire (lorsque les cellules se différencient) comme on le croyait autrefois, mais aussi lorsque l'organisme est déjà développé.

Aspects thérapeutiques

La découverte de l'épigénétique et des modifications épigénétiques peut être largement exploitée dans le domaine thérapeutique pour le traitement potentiel de différents types de pathologies, dont celles de type néoplasique (tumeurs).
En effet, comme mentionné, les modifications épigénétiques peuvent également être de nature pathologique ; par conséquent, dans ces cas, ils peuvent être définis comme de véritables anomalies.
Les chercheurs ont donc émis l'hypothèse que, si ces changements peuvent être influencés par des stimuli externes et peuvent se manifester et se modifier davantage tout au long de la vie de l'organisme, alors il est possible d'intervenir sur eux à l'aide de molécules spécifiques dans le but de ramener la situation à conditions normales de normalité. C'est quelque chose qui ne peut pas être fait (du moins pas encore) lorsque la cause de la maladie réside dans une véritable mutation génétique.
Pour mieux comprendre ce concept, on peut prendre comme exemple l'utilisation que les chercheurs ont faite des connaissances de l'épigénétique dans le domaine des thérapies anticancéreuses.