Qu'est-ce que l'épigénétique ?

L'épigénétique est une discipline des sciences génétiques chargée d'étudier les modifications du phénotype humain sans mutations.

Rédigé et vérifié par el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Dernière mise à jour : 27 mars, 2023

L’épigénétique est un terme qui désigne l’étude des mécanismes qui régulent l’expression des gènes sans modification de la séquence d’ADN de l’individu. En d’autres termes, cette discipline tente de décrire comment des variables environnementales et extrinsèques modifient le phénotype.

Auparavant, on croyait que l’ADN était constant tout au long de la vie d’un individu, c’est-à-dire qu’il était invariablement exprimé au fil du temps et ne changeait que par mutation. Cette idée est de plus en plus contestée. Si vous voulez en savoir plus sur l’épigénétique et sur le monde des gènes, continuez à lire.

Terminologie initiale

Nous trouvons intéressant d’inclure un petit glossaire qui comprend divers termes liés à l’ADN et aux gènes. Nous vous assurons que si vous passez quelques minutes pour comprendre ces concepts, les lignes à venir vous seront beaucoup plus faciles à interpréter.

Le service d’oncologie médicale de l’hôpital Clínico de San Carlos (SEOM) nous propose les plus importants :

• ADN : l’acide désoxyribonucléique est une biomolécule constituée d’une double chaîne qui contient l’information génétique des êtres vivants. Toutes les instructions pour la construction des protéines dans le corps sont encodées dans l’ADN de la cellule.
• Bases/nucléotides : l’unité de base de l’ADN est le nucléotide, qui se joint à d’autres pour former de longues chaînes pour donner naissance à l’ADN et à l’ARN. Chaque nucléotide contient une base azotée qui lui donne son nom : adénine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) et uracile (U).
• Gène : l’unité d’information physique de base de l’hérédité. Les gènes sont disposés les uns après les autres sur des structures appelées chromosomes. Un seul segment de chaque chromosome correspond à un gène spécifique.
• Chromosome : Un long brin d’ADN qui contient des informations génétiques. Les chromosomes résident dans le noyau de chacune des cellules du corps.
• Chromatine : Les protéines et autres matériaux qui composent les chromosomes avec l’ADN.
• Génotype : ensemble de gènes et d’informations génétiques qui composent un individu de toute espèce.
• Phénotype : ensemble de caractères observables qu’un individu présente du fait de l’interaction entre son génotype et l’environnement.
• Exon : région de l’ADN d’un gène qui code pour une partie de la protéine. L’exon est pris en sandwich entre des séquences non codantes ou des introns.
• Intron : séquence non codante d’ADN qui sépare deux exons.

L’épigénétique et le génome humain

Comme l’indique l’Université de Grenade (UGR), le projet du génome humain, lancé dans les années 1980 et achevé en 2003, a rapporté une série de données surprenantes concernant notre génétique en tant qu’espèce. Voyons-en quelques-uns :

• Le génome humain contient environ 20 000 à 25 000 gènes. Cela se traduit par environ 3,2 milliards de paires de bases d’ADN.
• La densité de gènes dans notre génome est faible puisqu’ils ne représentent que 1,5 % de toute l’information génétique. 70% est composé d’ADN extra génique et 30% lié aux gènes.
• Jusqu’à récemment, 75 % de l’ADN humain était considéré comme de l’ADN indésirable (introns). Cela signifie qu’il ne code pas pour les protéines.

C’est ce dernier concept que l’épigénétique tente de combattre. Comme l’indiquent des sources rapportées, l’ADN supposé indésirable est essentiel à la régulation de l’expression des gènes, c’est-à-dire lorsqu’un gène produit une protéine ou cesse de le faire.

Le nouveau concept de chromosome

Grâce à de nouvelles études en matière d’épigénétique, le concept de chromosome a changé par rapport à l’idée que l’on s’en faisait auparavant. Actuellement, les chromosomes se divisent en 3 couches :

1. Gènes codant pour les protéines : ce qu’on appelle les uniques dépositaires de l’hérédité.
2. Gènes non codants : contrairement à ce que l’on croyait, ils jouent un rôle très important. Ils sont essentiels à l’hérédité et au développement des maladies et donnent naissance à des brins actifs d’ARN, qui modifient le comportement des gènes codants.
3. Couche d’information épigénétique : c’est un phénomène important pour comprendre le développement, la croissance, le vieillissement et le cancer, parmi de nombreux autres événements. Il ne modifie pas la séquence d’ADN comme le ferait une mutation, mais il induit ou inhibe son expression.

Épigénétique : changements dans les gènes sans besoin de mutations

L’épigénétique, selon le National Human Genome Research Institute (NIH), est un domaine scientifique émergent qui étudie les changements héréditaires causés par l’activation et la désactivation des gènes sans modifier la séquence d’ADN sous-jacente de l’organisme. Ceci peut être réalisé par divers mécanismes.

1. Méthylation de l’ADN

Il s’agit d’un processus par lequel, comme son nom l’indique, des groupes méthyle sont ajoutés à la molécule d’ADN. Dans ces cas, la chromatine se condense, rendant l’information génétique inaccessible. En bref, les gènes qui codent pour les protéines ne peuvent pas être transcrits et les protéines ne se forment pas.

La méthylation de l’ADN est essentielle pour signaler quels gènes doivent être activés ou désactivés définitivement dans certains processus de développement. Cela se fait par des enzymes, dont certaines sont considérées comme héréditaires.

2. Modification des histones ou marques épigénétiques

Les histones sont les protéines formant la chromatine décrites ci-dessus, ainsi que l’ADN. Les modifications covalentes des histones peuvent être produites par différents processus : phosphorylation, méthylation, acétylation, et autres.

Par ailleurs, les sites informatifs indiquent que la prémisse est similaire au cas précédent. Ils inhibent ou améliorent la transcription de certains gènes. Ces modifications sont réversibles, c’est-à-dire qu’il existe des enzymes responsables de l’annulation de ces changements.

3. Remodelage de la chromatine dépendant de l’ATP

La chromatine peut être modifiée dans un processus de remodelage dépendant de l’ATP, une molécule énergétique chargée. De façon très résumée on peut dire que ce processus permet des mouvements, des glissements et des déroulements de la chromatine et des histones. Ainsi, des segments d’ADN restent libres qui seront transcrits en protéines.

Utilisation de l’épigénétique en médecine

Selon des portails d’informations scientifiques comme Euroespes Santé, l’épigénétique pourrait être la réponse à de multiples pathologies, mais elle doit continuer à être étudiée. Voici quelques exemples de ses utilisations cliniques en guise de note finale :

• Méthylation globale de l’ADN : dans les processus cancéreux et métastatiques, la méthylation globale se produit à des niveaux inférieurs aux niveaux attendus. Ainsi, l’étude des niveaux de méthylation pourrait apporter des informations sur une pathologie avant qu’elle ne s’aggrave.
• Méthylation de gènes individuels : certaines maladies sont caractérisées par une modification du taux de méthylation de certains gènes importants. La description de ces taux de méthylation atypiques peut conduire à un diagnostic précoce.
• Expression des gènes : l’expression de certains gènes peut varier dans certaines pathologies. L’apprentissage de l’épigénétique pourrait signifier qu’à l’avenir, ces changements pourraient être inversés pour rechercher le rétablissement du patient.

Bien sûr, toutes ces utilisations sont plus que prometteuses et, même si cela ne semble pas être le cas, certains des marqueurs épigénétiques ont déjà été approuvés par l’Union européenne et la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour la détection précoce de certains types de cancer. L’avenir de l’épigénétique est prometteur.

Comme vous l’avez peut-être vu, l’épigénétique est venue défier les dogmes établis. Contrairement à ce que l’on croyait, une grande partie de cet ADN indésirable semble être essentielle lorsqu’il s’agit d’activer ou d’inactiver des gènes. Ce qui se traduit par des pathologies et d’autres événements physiologiques.

Pour cette raison, l’étude de l’épigénétique est prometteuse dans le domaine de la science. Enfin, comprendre comment la régulation des gènes affecte l’expression phénotypique de l’individu peut être la première étape pour traiter de multiples pathologies qui n’ont pas pu être traitées par des moyens traditionnels.