Qu’est-ce que l’épigénétique ?

Pour qu’un gène mute, il faut que la structure de l’ADN (acide désoxyribonucléique) qui le constitue ait été modifiée. Une mutation peut avoir lieu sous une influence environnementale, par exemple l’exposition excessive aux ultraviolets, elle peut aussi avoir été héritée d’un parent. La mutation peut entraîner une maladie.
Mais une maladie peut aussi passer d’une génération à l’autre sans qu’il y ait eu mutation génétique. Lorsque le comportement d’un gène est modifié, sans que sa structure (et donc son ADN) soit changée, on parle de variation épigénétique. Ce changement de comportement peut être transmis d’une génération à l’autre s’il affecte les spermatozoïdes ou les ovules.
Il existerait plusieurs types de changements épigénétiques. L’un d’eux porte sur la méthylation. Un groupe méthyle est une molécule constituée d’un atome et de trois atomes d’hydrogène qui peut s’attacher à un brin d’ADN. La méthylation se comporte un peu comme le bouton de contrôle du volume d’une radio : elle contrôle le niveau de l’activité de certains gènes. Pour prendre un autre exemple, là où une mutation peut s’assimiler à une erreur de typo, les changements épigénétiques peuvent être comparés aux modifications de format qui touchent un texte : dessin de la lettre, sa taille, sa couleur.

« L’épigénétique est encore un domaine de recherche relativement nouveau, mais nous savons maintenant que les mécanismes épigénétiques jouent un rôle important dans le développement des maladies. De même, les schémas épigénétiques sont affectés par la maladie. Les modifications du matériel génétique (ADN), l’âge, l’exercice et l’alimentation ont également un impact sur les variations épigénétiques », explique Charlotte Ling, pionnière dans le domaine de l’épigénétique et du diabète, qui a rédigé l’étude avec sa collègue du Centre du diabète de l’Université de Lund, la chercheuse Tina Rönn.

Vous trouverez ci-dessous un résumé des résultats les plus récents sur les liens entre mode de vie et épigénétique, par catégorie. 

L’importance de l’alimentation

La recherche montre que l’alimentation affecte l’épigénome de plusieurs tissus importants pour le métabolisme. Selon les auteurs de l’article, plusieurs études d’intervention ont été réalisées pour évaluer l’impact de différents régimes alimentaires sur l’épigénome. Deux exemples :
Une alimentation riche en matières grasses pendant cinq jours a ainsi entraîné des changements dans l’activité des gènes et dans les schémas de méthylation de l’ADN au niveau des muscles squelettiques et du tissu adipeux.  
– Dans une étude, les participants ont mangé des muffins réalisés soit avec des graisses saturées, soit avec des lipides polyinsaturés pendant sept semaines. Tous les participants ont pris du poids de manière similaire. Cependant, ceux qui avaient mangé les muffins aux graisses saturées ont connue plus d’accumulation de graisse au niveau de l’abdomen (graisses viscérales) et du foie. La méthylation de l’ADN dans le tissu adipeux a aussi été affectée différemment dans les deux groupes.
« L’obésité viscérale et l’accumulation de graisse, par exemple dans les muscles et le foie, sont des facteurs de risque de diabète et de maladies cardiovasculaires. Une autre observation importante était qu’il semblait plus facile d’induire des changements de méthylation en mangeant un régime riche en graisses que de les inverser par la suite avec un régime pauvre en graisses », commente Charlotte Ling.

L’activité physique

Il est bien connu que l’exercice régulier protège et empêche les personnes à risque de développer le diabète de type 2 de développer la maladie. L’exercice a un effet bénéfique non seulement sur le métabolisme du glucose et l’équilibre énergétique du corps entier, mais aussi sur le système immunitaire.
Les auteurs de l’article décrivent plusieurs études qui ont montré que l’exercice a un impact sur la méthylation de l’ADN et sur la fonction des gènes dans les muscles squelettiques et le tissu adipeux. Ainsi une étude de 2013 semble indiquer que les changements épigénétiques qui se produisent pendant l’exercice ont un impact sur le métabolisme des acides gras dans le tissu adipeux en augmentant l’activité de gènes spécifiques.  
« L’épigénétique peut expliquer pourquoi différentes personnes réagissent différemment à l’exercice », explique Tina Rönn.

Le vieillissement

Le vieillissement est associé à une augmentation de l’obésité abdominale, de la résistance à l’insuline et du diabète de type 2. Une meilleure compréhension des mécanismes liés à l’âge qui conduisent à l’obésité et au diabète de type 2 peut donc conduire à de nouveaux traitements et une meilleure prévention.  
Les recherches le montrent :
– Le processus de vieillissement est caractérisé par une variation significative de l’épigénome : les gènes perdent ou acquièrent de nouvelles méthylations.
– L’obésité semble avoir un impact sur les changements épigénétiques liés à l’âge, ce qui fournit un lien moléculaire entre le vieillissement et l’obésité.
« Bien que la méthylation de l’ADN soit un marqueur épigénétique stable, nous savons que l’épigénome change avec le temps », conclut Charlotte Ling.

L’influence des gènes sur les gènes

Les gènes sont régulés par un processus extrêmement complexe qui commence dans les blocs moléculaires des gènes, les nucléotides qui constituent un brin d’ADN. A cela il faut ajouter la méthylation de l’ADN, les molécules d’ARN et les modifications des histones (groupes chimiques qui s’attachent aux protéines autour desquelles la longue spirale d’ADN est enroulée et qui ont un impact sur elles), qui sont toutes également affectées par des facteurs génétiques et environnementaux.

Les études indiquent que :

  • Puisque la méthylation de l’ADN se produit principalement à des endroits spécifiques de l’ADN, les variations héréditaires dans la composition des gènes peuvent avoir un impact sur la possibilité pour les groupes méthyle de se fixer aux gènes.
  • La moitié des variantes génétiques pouvant être liées au diabète de type 2 créent ou suppriment des sites de méthylation de l’ADN, et parmi ceux-ci, certains pourraient également être liés à la fonction des gènes et à la capacité des cellules à secréter de l’insuline.  
  • Différentes variantes génétiques ont un effet sur des facteurs métaboliques comme l’IMC (indice de masse corporelle) et le taux de HbA1c (un marqueur du contrôle de la glycémie) par le biais de niveaux modifiés de méthylation de l’ADN.

L’épigénome est-il héréditaire ?

Pour les auteurs, le fait que l’héritage épigénétique contribue à l’évolution est une hypothèse intéressante et stimulante. L’épigénome est variable et s’adapte plus rapidement aux changements du mode de vie que les gènes ne le peuvent par des mutations. C’est au stade embryonnaire que la reprogrammation épigénétique la plus active a lieu. Ce à quoi une femme est exposée pendant sa grossesse n’affecte ainsi pas seulement son enfant à naître, mais aussi ses petits-enfants en raison de l’effet sur les cellules reproductrices de l’embryon lui-même. Les ovules ou ce qui deviendra plus tard les spermatozoïdes sont déjà formés au stade embryonnaire et font partie du matériel génétique des cellules reproductrices. 
« Pour pouvoir affirmer que les changements épigénétiques peuvent être transmis d’une génération à l’autre, il faut être en mesure de prouver qu’il y a eu des changements au cours de la quatrième génération et, à notre connaissance, il n’existe que des preuves limitées, voire aucune, de transmission épigénétique transgénérationnelle chez les humains » tempèrent les chercheurs. 

Il existe cependant un nombre croissant d’études sur le transfert des informations épigénétiques du père. Par exemple, il a été démontré que les spermatozoïdes ont aussi un épigénome qui est affecté par des facteurs environnementaux et qui est susceptible d’avoir un effet sur la prochaine génération :

  • Une étude de 2016 montre que l’ADN méthylé du sperme d’hommes obèses ayant subi une chirurgie bariatrique a été remodelé après l’opération.
  • Une étude antérieure a également montré que l’exercice a la capacité de reprogrammer l’ADN méthylé du sperme, mais sans expliquer encore comment ces changements peuvent être héréditaires et bénéfiques pour la progéniture.

L’épigénétique peut-elle contribuer à de nouveaux traitements ?

On sait déjà qu’une activité physique régulière et une alimentation saine peuvent empêcher les personnes à risque de diabète de type 2 de développer la maladie. Il est donc important de pouvoir identifier ces personnes à un stade précoce.  À l’avenir, il pourrait être possible d’utiliser des biomarqueurs épigénétiques pour prédire qui est à haut risque de souffrir d’obésité et de diabète de type 2, à condition qu’ils soient facilement accessibles, par exemple dans le sang.
Les nouvelles techniques qui permettent d’obtenir des médicaments orientés vers une cible spécifique offrent la possibilité de développer de nouvelles méthodes de traitement. Celles-ci pourraient viser des modifications épigénétiques.  

Il existe d’ailleurs déjà des médicaments qui ont un effet sur la méthylation de l’ADN et la modification des histones. Ils ont été testés avec de bons résultats, par exemple contre la leucémie. Selon les scientifiques, les médicaments épigénétiques pourraient également avoir un effet sur l’obésité et le diabète de type 2, car des études ont montré dans plusieurs cas qu’ils améliorent la sécrétion d’insuline. 
« Étant donné que le diabète de type 2 est une maladie chronique, il faut un médicament supportable à vie et, par conséquent, les avantages doivent être mis en balance avec les inconvénients et tout effet secondaire doit d’abord être étudié », dit Charlotte Ling.

Article traduit et adapté avec l’aimable autorisation de l’université de Lund (article original: https://www.lunduniversity.lu.se/article/how-lifestyle-affects-our-genes…)


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