PAR ÉPIGÉNOME, il faut entendre les facteurs qui environnent le génome et en modulent l’expression, en fait des facteurs qui peuvent modifier le phénotype sans modifier le génotype, explique Joseph Ecker directeur du Genome analysis Laboratory. Il ajoute qu’ « étudier l’épigénome dans son intégrité va permettre de comprendre comment le génome humain est régulé dans l’état de santé comme dans la maladie. Et aussi comment l’expression des gènes est influencée par l’alimentation et l’environnement. »
Les biologistes ont comparé les épigénomes de cellules souches embryonnaires humaines et de fibroblastes en culture, issus de tissu conjonctif pulmonaire. Cette étude révèle « un paysage très dynamique et étroitement contrôlé de signaux indicateurs chimiques, sous la forme des groupes méthyles. » L’étude fournit aussi une cartographie complète du méthylome pour les deux types de cellules.
Les signaux épigénétiques peuvent moduler les informations génétiques suivant au moins deux voies. L’une cible les histones, les « bobines » autour desquelles l’ADN s’enroule et qui contrôlent l’accès à l’ADN. L’autre est la voie de la méthylation de l’ADN, la modification chimique d’une lettre C (cytosine), parmi les 4 qui composent l’ADN (A, G, C, et T).
Étudier chaque cytosine.
Au laboratoire d’Ecker, l’équipe a travaillé à identifier le schéma de la méthylation, qui peut permettre de comprendre le développement normal et notamment des processus cellulaires clefs, notamment la carcinogénèse. En utilisant une technique novatrice et sophistiquée à ultra-haut débit, ils ont pu cribler le génome et étudier chaque C pour savoir si elle est ou non méthylée.
La comparaison pied à pied des deux types cellulaires met en lumière un nouveau schéma de méthylation de l’ADN, unique chez les cellules souches, pouvant rendre compte de leur état pluripotent. Ainsi, sur les fibroblastes, la majorité des C suivies d’un G (guanine) est porteuse d’un groupe méthyle (ce que l’on appelle la méthylation C-G). Tandis que dans les cellules souches embryonnaires, un quart des méthylations sont survenues dans un contexte différent. La méthylation C-G semble donc se perdre avec la différenciation.
D’une manière générale, personne ne s’attendait à une méthylation aussi extensive du génome.
Les changements épigénétiques jouent un rôle crucial dans le développement de cancers ; des médicaments qui interagissent directement avec l’épigénome sont déjà proposés dans le traitement de lymphome et du cancer du poumon. Leur mécanisme d’action n’est pas complètement élucidé, souligne Ecker.
C’est en 2008 qu’un programme sur 5 ans, le « Roadmap Epigenomics Program » a été lancé. Cette étude est le premier résultat à en être publié.
Nature, 14 novembre 2009.
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