Découverte d’un nouveau mécanisme d’hérédité épigénétique

Même ADN, mais des yeux de couleurs différentes !
Trois exemples de drosophiles sont représentés. Les trois portent la même séquence d’ADN, mais elles ont des couleurs d’yeux différentes à cause d’une perturbation transitoire de leur état épigénétique. Cette perturbation modifie les niveaux de répression, dépendante de Polycomb, de l’expression d’un gène responsable de la couleur des yeux.
© Filippo Ciabrelliê

NB:La drosophile ou mouche à vinaigre est utilisée pour localiser les gènes sur les chromosomes. Elle a été rendue célèbre grâce aux travaux du généticien Thomas Morgan

L’équipe de Giacomo Cavalli, à l’Institut de génétique humaine de Montpellier (Université de Montpellier/CNRS), en collaboration avec l’Inra1, démontre chez la drosophile l’existence d’une hérédité épigénétique2 transgénérationnelle.

En modifiant de façon transitoire la fonction des protéines du groupe Polycomb, dont l’activité est essentielle au cours du développement, ils ont obtenu des lignées de drosophile porteuses de la même séquence d’ADN mais caractérisées par des yeux de couleurs différentes. Ces différences dépendent d’un degré variable de répression par les protéines Polycomb qui est hérité de façon stable mais réversible. Cette hérédité épigénétique s’applique aussi bien à des lignées transgéniques qu’à des lignées naturelles et peut être modifiée par des changements de conditions environnementales, comme la température ambiante. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Genetics, le 24 avril 2017.

Elles ont toutes le même ADN mais des caractères bien différents : des chercheurs ont obtenu des lignées de drosophiles aux yeux blancs, jaunes ou rouges, en perturbant de façon transitoire des interactions entre des gènes cibles des protéines Polycomb, des complexes protéiques impliqués dans la répression de nombreux gènes, notamment des gènes de développement. L’équipe de Giacomo Cavalli, de l’Institut de génétique humaine de Montpellier (Université de Montpellier/CNRS), démontre pour la première fois que la régulation de la position des gènes peut déclencher un phénomène d’héritage transgénérationnel.
Les informations nécessaires au fonctionnement des cellules ne sont pas toutes portées par le matériel génétique.

D’autres paramètres, transmis de façon héréditaire mais non codés par les gènes d’un individu, pilotent la vie des cellules. Ces facteurs dits épigénétiques sont un étiquetage chimique et une organisation spatiale bien définie de notre génome. Ils correspondent en particulier aux modifications des histones, les protéines autour desquelles l’ADN s’enroule. Les protéines du groupe Polycomb, elles, sont impliquées dans la définition de l’architecture tridimensionnelle des chromosomes, qu’elles régulent en établissant des interactions entre gènes dans l’espace 3D du noyau cellulaire. Or, selon la position d’un gène à un moment donné, son expression sera activée ou réprimée sont impliquées dans la définition de l’architecture tridimensionnelle des chromosomes, qu’elles régulent en établissant des interactions entre gènes dans l’espace 3D du noyau cellulaire. Or, selon la position d’un gène à un moment donné, son expression sera activée ou réprimée.
En perturbant de façon transitoire ces interactions, les chercheurs ont pu établir des lignées de drosophiles caractérisées par des niveaux différentiels de répression ou d’activation génique dépendant des Polycomb. Les chercheurs ont séquencé le génome entier de chaque lignée de drosophiles, afin de vérifier que leur ADN soit bien identique. Malgré l’identité de leurs séquences d’ADN, ces lignées peuvent être maintenues indéfiniment et transmettent fidèlement leurs différences phénotypiques une fois établies. Ce phénomène peut être réversible : en croisant ces individus aux gènes surexprimés ou sous exprimés avec des drosophiles n‘ayant pas de modifications, il est possible d’induire un retour à la normale de la couleur des yeux sans changer la séquence d’ADN, ce qui démontre le caractère épigénétique de cette forme d’héritage.
Les chercheurs ont ensuite pu montrer que la modification des conditions environnementales, notamment la température ambiante3, peut affecter l’expression de l’information épigénétique sur plusieurs générations, sans pour autant effacer sa transmission. Cette influence transitoire de l’environnement dans lequel ont vécu les générations précédentes sur l’expression des traits des insectes confère à ce mécanisme épigénétique des propriétés évolutives uniques. La pertinence du phénomène dans la nature a de plus été confirmée par des études en microcosme menées en collaboration avec l’Inra.
L’équipe de Giacomo Cavalli démontre ainsi l’existence d’un héritage épigénétique transgénérationnel stable, dépendant de la structure tridimensionnelle des chromosomes et régulé par les facteurs Polycomb. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour les sciences biomédicales. Ils suggèrent notamment que l’épigénétique pourrait expliquer en partie le mystère de « l’hérédité manquante », c’est-à-dire l’incapacité de trouver les causes génétiques de certains caractères héréditaires normaux ainsi que de nombreuses pathologies humaines.

source: communiqué de presse du CNRS

Epigénétique et environnement

Grâce à l’étude génomique des populations de chasseurs-cueilleurs Pygmées et d’agriculteurs Bantous d’Afrique centrale, des chercheurs de l’Institut Pasteur et du CNRS, en collaboration avec des équipes françaises et internationales1, ont montré pour la première fois que notre habitat et notre mode de vie peuvent influencer notre épigénome.

Maisons de Pygmées

 Les scientifiques ont en particulier mis en évidence que chez ces populations africaines, un passage récent d’un habitat forestier à urbain pouvait affecter l’épigénétique des fonctions de la réponse immunitaire. Au contraire, le mode de vie historique de ces populations – sédentaire agriculteur ou chasseur-cueilleur nomade – pouvait toucher des fonctions plus pérennes, comme celles liées au développement, via une modulation par sélection naturelle de son contrôle génétique. Cette étude est publiée dans la revue Nature Communications le 30 novembre 2015.

Quelques rappels:

  • Epigénétique?

Le terme a été créé en 1942 par Conrad Waddington, donc à une époque où on n’avait pas encore établi la nature ADN du support de l’information génétique contenue dans les chromosomes. Dans ce terme épigénétique, on trouve le teme épigénèse, qui est en rapport avec le développement des organismes.

En 1994, Holliday propose de définir l’épigénétique comme l’étude des changements d’expression des gènes transmissibles au travers des divisions cellulaires sans changement de la séquence de l’ADN.

 L’ensemble de notre patrimoine génétique est présent dans toutes nos cellules: voir le diaporama « A la recherche de notre programme génétique »

  L’espèce humaine possède 46 chromosomes hérités de nos parents( voir la transmission de l’information génétique ici) sur lesquels on compte environ 25 000 gènes.

Caryotypes de l’espèce humaine (sexe masculin à gauche, féminin à droite) .On peut classer les chromosomes par paires selon la taille, la forme, la position du centromère et la place des bandes sombres :on obtient alors le caryotype de l’espèce.

  • Toutes nos cellules contiennent la même information mais elles n’en font  pas toutes le même usage :

une cellule de la peau est différente d’un neurone, une cellule du foie n’a pas les mêmes fonctions qu’une cellule du cœur…

De même, deux vrais  jumeaux partagent le même génome mais ils ne sont jamais parfaitement identiques.

  • Ces faits s’expliquent par l’épigénétique:

L’activité d’un gène peut être modulée (activation ou inactivation) par des facteurs émanant de l’organisme lui-même (facteurs internes) ou de l’environnement (facteurs externes)

L’épigénétique correspond donc à l’étude des changements dans l’activité des gènes, n’impliquant pas de modification de la séquence d’ADN et pouvant être transmis lors des divisions cellulaires. Contrairement aux mutations qui affectent la séquence d’ADN, les modifications épigénétiques sont réversibles.

  • L’épigénétique et l’environnement

L’environnement interagit avec le génome pour déterminer le phénotype d’un organisme.

Un exemple chez l’abeille :on sait que la larve d’abeille qui reçoit de la gelée royale acquiert un phénotype de reine, alors que sans gelée royale elle devient une ouvrière stérile et bien différente de la reine.

Comment l’espèce humaine peut-elle s’adapter à son environnement, comme par exemple à son habitat (en forêt, en milieu rural ou urbain) ou à son mode de vie (chasseur-cueilleur nomade ou agriculteur sédentaire) ? (étude est publiée dans la revue Nature Communications le 30 novembre 2015)

Au cours de l’évolution humaine, l’environnement a en effet exercé une pression sélective au niveau génétique, entraînant la sélection de mutations de l’ADN avantageuses pour notre espèce. Des chercheurs de l’unité de Génétique évolutive humaine (Institut Pasteur/CNRS URA 3012), dirigée par Lluis Quintana-Murci, directeur de recherche CNRS à l’Institut Pasteur, viennent de prouver que l’habitat et le mode de vie des populations humaines peuvent aussi agir au niveau épigénétique, c’est-à-dire par des modifications modulant l’expression des gènes… plus de précisions ici:cp_quintana_20151126

Sources partielles: CNRS, INSERM , ENS Lyon

Evolution: le génome du cœlacanthe africain dévoilé….

Le génome du cœlacanthe vient d’être séquencé par une équipe internationale….

Quelques précisions ont  sur le cœlacanthe :

on pensait que le cœlacanthe était éteint depuis 70 MA: Les fossiles connus  étaient  datés de – 400 à – 70 millions d’années ( pas de fossiles découverts entre – 70 millions d’années et nos jours )…

Les paléontologues pensaient donc que les cœlacanthes avaient disparu  au cours de la crise Crétacé-Tertiaire( il y a -65 millions d’années ).

Quelle énorme surprise fut la découverte d’un spécimen actuel en 1938 !
Marjory Latimer  le découvrit dans un chalutier: c’était  un poisson de 2 m de long et de couleur bleue , pêché au large de l’archipel des Comores.

Le cœlacanthe est-il une forme intermédiaire entre les poissons et les tétrapodes ( vertébrés avec deux paires de membres et à respiration pulmonaire, incluant les amphibiens, les oiseaux, les reptiles et les mammifères dont l’homme) ?

Le cœlacanthe possède des branchies et des poumons; le squelette interne de ses nageoires paires montre un agencement des os comparable à celui des tétrapodes.

 

 

 

 

NB: D’autres poissons, les dipneustes, « lung fish »,  possèdent à la fois des poumons et des branchies : ils vivent dans les lacs mais peuvent également vivre hors de l’eau.

Trois genres de Dipneustes: Neoceratodus (Australie), Protopterus (Afrique centrale) et Lepidosiren (Amazonie) existent aujourd’hui. Ils  furent  abondants dans les eaux douces au Mésozoïque (ère secondaire de – 251 MA à  — 65,5 Ma), en milieu marin au Dévonien(-400 à -362 MA).

File:G?tehal.jpg

Protopterus annectens at Paris Aquarium Auteur:Mathae

Ces formes intermédiaires permettraient-elles  de situer l’origine des vertébrés tétrapodes chez les poissons?

[dailymotion]http://www.dailymotion.com/video/xoe31d_conference-de-laurent-ballesta-cylacanthe-a-la-rencontre-du-plus-vieux-poisson-du-monde_tech#.UXDqi0rk98E[/dailymotion]

Que montre le séquençage de l’ ADN du cœlacanthe africain, Latimeria chalumnae. publié le 17 Avril 2013  ?

Les résultats de l’étude fournissent de nouveaux aperçus sur l’histoire évolutive du cœlacanthe africain et d’éventuels indices sur la façon dont les créatures aquatiques sont passées à la vie sur terre.

L’étude révèle que les dipneustes, des poissons à poumons, sont plus proches des tétrapodes que les cœlacanthes

Le séquençage du génome de la seconde espèce connue de cœlacanthe, le cœlacanthe Indonésien, devrait permettre d’affiner la compréhension de l’évolution des gènes …..

« le génome du coelacanthe contient environ 25% d’éléments transposables. Les transposons sont des séquences d’ADN mobiles et répétées qui peuvent induire des mutations et sont considérées comme des moteurs puissants de l’évolution et de la biodiversité. Les analyses démontrent que le coelacanthe contient en fait plus de familles différentes d’éléments transposables que les oiseaux et les mammifères, certaines de ces familles ayant été actives pendant l’évolution du coelacanthe et ayant façonné de manière significative son génome. Ainsi, ce dernier ne peut être considéré comme inerte au niveau évolutif malgré l’apparente absence de changements morphologiques majeurs pendant l’évolution. Cette observation questionne donc l’impact des éléments transposables sur l’évolution morphologique du coelacanthe. Le séquençage du génome de la seconde espèce connue de coelacanthe, le coelacanthe Indonésien, devrait permettre d’affiner la compréhension de l’évolution des gènes et des éléments transposables dans le génome de ce fossile vivant. »

Voir  le Communiqué du CNRS 17 Avril 2013, en anglais sur Nature.com

ADN : comment détecter du cheval dans une préparation au boeuf ?

 ADN : détecter de la viande de cheval dans une préparation au boeuf

–  Qu’est ce que l’ ADN?

Les organismes vivants sont constitués de cellules dont le noyau contient de l’ADN. Chez un même être vivant, toutes les cellules contiennent le même A.D.N, porteur de l’information génétique qui lui est propre

   – par exemple,  chez l’ Homme  – voir ce document

 Les chromosomes présents dans le noyau des cellules sont formés d’une molécule d’ADN et ils portent de nombreux gènes déterminant les caractères héréditaires. Un gène peut exister sous différentes versions : les allèles.

 

Voir les documents sur GENES ABC

Des techniques d’analyses permettent de  décoder l’ADN à voir ici

 Quelle méthode utilise t- on pour  détecter de la viande de Cheval dans une préparation au Boeuf ?

Voir les explications dans la vidéo ci dessous: