Épigénétique pour les débutants. Comment l'épigénétique peut potentiellement révolutionner notre compréhension de la structure et du comportement de la vie biologique sur Terre.
Par Jean Martin
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Aperçu du livre
Épigénétique pour les débutants. Comment l'épigénétique peut potentiellement révolutionner notre compréhension de la structure et du comportement de la vie biologique sur Terre. - Jean Martin
Table of Contents
Introductions
Chapitre 1
Qu'est-ce que l'épigénétique ?
Comment fonctionne l'épigénétique
Pourquoi l'épigénétique est-elle importante ?
Erreurs épigénétiques
L'épigénétique et nos expériences
Chapitre 2
Qu'est-ce qu'une cellule
Comment les cellules se divisent-elles ?
Qu'est-ce que l'ADN ?
Qu'est-ce qu'un gène ?
Qu'est-ce qu'un chromosome ?
Combien de chromosomes ont les gens ?
Qu'est-ce que l'ADN non codant ?
Chapitre trois
Héritage épigénétique : Concepts, mécanismes et perspectives
Contexte historique : Combler les lacunes
Épigénétique et hérédité : Quelques définitions
Nouvelle conceptualisation
Preuve des changements épigénétiques
Preuve de l'existence d'une épigénétique indirecte
Preuve de l'épigénétique indirecte et de l'hérédité épigénétique transgénérationnelle
Chapitre quatre
Mécanismes épigénétiques
Méthylation et déméthylation
Questions méthodologiques : Contribution maternelle et paternelle
Aperçus méthodologiques et subtilités techniques
Chapitre 5
Thérapie épigénétique
Comment la thérapie épigénétique traite-t-elle le mésothéliome ?
Types de thérapies épigénétiques
Essais cliniques testant la thérapie épigénétique pour le mésothéliome
Risques et avantages de la thérapie épigénétique
Risques de la thérapie épigénétique
Maladies du développement causées par un dysfonctionnement épigénétique
Méthylation épigénétique par association à l'échelle du génome dans le vieillissement et la longévité
Chapitre six
Contrôle épigénétique
Contrôle épigénétique de la régulation transcriptionnelle dans la pluripotence et la différenciation précoce
Méthylation et déméthylation de l'ADN
Remodelage des nucléosomes
Bouclage de la chromatine
Chapitre sept
Modifications épigénétiques dans le diabète et le risque cardiovasculaire
Mécanismes épigénétiques de régulation des gènes
L'épigénétique et la vasculature diabétique : des sites aux cytes
Hyperglycémie et dysfonctionnement endothélial persistant
Les protéines de lecture épigénétique comme déterminants de l'état des cellules endothéliales
Les signaux sensoriels impliquent des mécanismes épigénétiques
Le diabète module épigénétiquement la plasticité phénotypique des cellules musculaires lisses vasculaires
Mémoire épigénétique des macrophages
Exploiter les connaissances épigénétiques pour cibler les régulateurs de gènes
Perspectives actuelles et orientations futures
Épigénétique
pour les débutants
Comment l'épigénétique peut potentiellement révolutionner notre compréhension de la structure et du comportement de la vie biologique sur Terre.
Jean Martin
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Introductions
Dans son sens moderne, l'épigénétique est le terme utilisé pour décrire l'héritage par des mécanismes autres que la séquence ADN des gènes. Il peut s'appliquer aux caractéristiques transmises d'une cellule à ses cellules filles lors d'une division cellulaire et aux caractéristiques de l'organisme entier. Elle fonctionne par le biais d'étiquettes chimiques fixées aux chromosomes qui, essentiellement, activent ou désactivent les gènes.
Les scientifiques qui étudient le ver rond microscopique Caenorhabditis elegans ont récemment découvert une série de mutations qui augmentent jusqu'à 30% la durée de vie normale de 2-3 semaines des vers. C'était fascinant, notamment parce que les découvertes sur des espèces telles que les vers ronds nous aideront également à comprendre des mécanismes tels que le vieillissement des humains. Mais ce n'est pas tout, car les chercheurs ont découvert que la progéniture des vers ronds à longue durée de vie pouvait encore survivre plus longtemps que la moyenne, même si elle n'avait reçu de ses ancêtres que la forme non modifiée des gènes. À première vue, cela n'a pas de sens ; de toute évidence, des caractéristiques telles que la couleur des cheveux, la taille et même la durée de vie d'un ver minuscule ou la nôtre sont inscrites dans l'ensemble des gènes de l'ADN que nous avons hérité de nos ancêtres. Mais comment résoudre l'énigme de l'acquisition par les vers ronds d'une caractéristique de longévité, sans hériter du code ADN qui l'a initialement déclenchée ? La solution à cette question est l'épigénétique.
Tout n'est pas dans votre ADN En résumé, l'épigénétique est l'étude des caractéristiques ou phénotypes
qui n'impliquent pas de modifications de la séquence d'ADN ; et les vers ronds à longue durée de vie ne sont qu'un exemple parmi tant d'autres. D'autres, comme nous pouvons le voir ci-dessous, expliquent pourquoi la reine et les ouvrières des abeilles à miel peuvent avoir un aspect si différent alors qu'elles sont génétiquement similaires, comment la malnutrition dans les sociétés humaines peut influencer le bien-être et la survie de la génération suivante, pourquoi tous les chats à écailles sont des femelles, et comment nous grandissons tous à partir d'une seule cellule (un œuf fécondé) pour finir avec des corps comprenant plusieurs formes différentes d'abeilles spécialisées.
Une façon de voir l'épigénétique est la suivante : alors que la biologie conventionnelle explique comment les mutations de l'ADN dans nos génomes sont transférées d'une génération à l'autre, l'épigénétique définit comment les génomes sont transmis. Pensez à l'épigénétique comme à des métadonnées, des connaissances identifiant et organisant les détails sous-jacents pour permettre une comparaison de codes. Par exemple, si vous achetez un lecteur MP3, il contient une tonne de détails, comme des fichiers MP3. Considérez-les comme des analogues des gènes. Mais vous aurez certainement aussi des listes de lecture, ou vous pourrez écouter des chansons par artiste ou par genre. Ce contenu, cette liste de lecture, cet artiste, ce genre, etc. sont des métadonnées. C'est ce qui décide quelles chansons sont jouées et dans quel ordre, et c'est ce qu'est l'épigénétique avec la génétique. C'est une série de mécanismes qui ont pour but d'activer ou d'exprimer
les gènes, comme le prétendent les biologistes moléculaires.
Et l'épigénétique concerne la façon dont les gènes sont traités et utilisés, plutôt que la structure ADN des gènes eux-mêmes, alors comment cela fonctionne-t-il ? Au cours des dernières décennies, plusieurs chercheurs se sont penchés sur l'épigénétique et il s'agit en fait d'un domaine d'une grande intensité scientifique. On se rend compte que l'épigénétique fonctionne en partie en appliquant et en extrayant de minuscules étiquettes chimiques sur l'ADN. Vous pouvez penser à ces logos comme à des post-it qui indiquent différents gènes avec des détails sur la possibilité de les activer ou de les désactiver. En outre, le marqueur chimique en question s'appelle le groupe méthyle et sert à modifier l'une des quatre bases ou symboles atomiques
, A, C, T et G, qui constituent le code génétique de notre ADN. La lettre qui est marquée est C ou cytosine, et lorsqu'elle est modifiée ou méthylée, elle est étiquetée 5-méthylcytosine. Les groupes méthyles sont introduits dans l'ADN par des enzymes appelées ADN méthyltransférase (DNMT).
Les effets épigénétiques peuvent parfois toucher les petits-enfants Plus surprenant encore, certaines données semblent indiquer que les petits-enfants des femmes qui étaient enceintes pendant l'hiver de la faim connaissent certains de ces effets. Cela indique clairement un processus épigénétique de ce que nous avons déjà mentionné. Le travail avec les familles néerlandaises de l'hiver de la faim commence, et une nouvelle analyse portant sur le gène IGF2 a montré des taux plus faibles de marqueur méthyle dans l'ADN de ce gène chez les individus soumis à la malnutrition avant la naissance. Si l'IGF2 n'est pas en soi corrélé à un risque accru de mauvaise santé chez ces personnes, cela démontre que les effets épigénétiques (c'est-à-dire la réduction de la quantité de marqueurs méthyles sur différents gènes) générés avant la naissance peuvent perdurer pendant plusieurs décennies. Des recherches sur le bétail ont également montré que le régime alimentaire d'une mère peut avoir un impact sur sa progéniture. Par exemple, si l'on donne aux moutons un régime alimentaire dépourvu des types d'aliments nécessaires à la production de groupes méthyles, la progéniture présente des schémas de méthylation de l'ADN altérés et des taux plus élevés que la normale de certains problèmes de santé.
Épigénétique et empreinte, pourquoi les gènes de papa et maman ne sont pas toujours équivalents Nous avons tous 23 paires de chromosomes dans nos cellules. Pour chaque paire, une provient d'une mère et une autre d'un père. Par conséquent, nous héritons d'une copie de chaque gène de chaque parent, et nous pensons généralement que le rôle du gène ne dépend pas du parent dont il provient. Néanmoins, les gènes imprégnés présentent des conditions particulières. Pour ces gènes, seule la copie maternelle ou paternelle du gène est impliquée, tandis que l'autre version reste silencieuse. Il existe au moins 80 gènes imprégnés chez l'homme et la souris, dont beaucoup sont impliqués dans le développement de l'embryon ou du placenta. Comment une copie d'un gène peut-elle être désactivée lorsque l'autre copie est activée dans la même cellule ? La solution à cette question est l'épigénétique. Le gène imprimé le plus étudié est probablement le gène IGF2 (voir ci-dessus). Une partie de l'IGF2 agit comme un virage. Si l'ADN n'est pas méthylé, la protéine IGF2 peut être exprimée à cet endroit. La transition n'est méthylée que dans la variante du gène du père, et seule cette variante est libérée, tandis que la copie maternelle est silencieuse. On pense que la transition est mise en place dans les gamètes (œufs et spermatozoïdes) de telle sorte que, dès le départ, les gènes obtenus chez la mère et chez le père sont marqués individuellement par des étiquettes épigénétiques et ne sont donc pas égaux.
Empreinte et maladies