L'épigénétique à la mode

Alain Lenoir, mis à jour le 10-Mai-2018    

     L'épigénétique (du grec ancien épí, « au-dessus de », et de génétique) est la discipline de la biologie qui étudie les mécanismes moléculaires qui modulent l'expression du patrimoine génétique en fonction du contexte (Wikipedia). Cette modulation fait qu'à partir d'un même programme génétiqueun prganisme se développe en de nombreux tissus et organes différents. L'épigénétique est le fruit de toutes les influences, y compris extérieures comme l'alimentation, les microbes, le stress.. qui régulent l'activité des gènes. Enfin, elle peut se transmettre aux générations suivantes comme cela avait été observé en Hollande à la suite de la famine de l'hiver 1944. Plusieurs publications sur les souris et les rats montrent ces effets épigénétiques de la sous-alimentation, en particulier par le sperme (Chen et al. 2015, Sharma et al. 2015, commentaires de Leslie). Les perturbateurs endocriniens comme les phtalates et le BPA facilitent l'obésité, les malformations sexuelles et les modifications par méthylation de l'ADN du sperme jusqu'à la troisième génération ! (Manikkan et al. 2013, Doyle et al. 2013). Voir Le Monde du 6 janvier (Rosier 2016a) et un article plus général incluant les plantes (Le Monde du 19 février 2014). Voir aussi, par exemple Florence Rosier (2016b) qui cite des travaux sur les pygmées et les bantous où les profils de méthylation sont différents selon l'habitat  montrant "une grande souplesse dans les mains du grand "bricoleur" qu'est l'évolution". Le très beau film de Romain Icard "Nos bébés ont une histoire" raconte une grossesse à risque suite à un problème d'hernie du diaphragme. Les auteurs élargissent la question à l'épigénétique. Les contaminants chimiques (perturbateurs endocriniens) ne sont pas cités dans le film mais on y pense forcément (voir Santi 2016). Les pesticides sont sans doute impliqués puisque par exemple il y a une diminution de 40% de risque de malformation de l'appareil génital masculin du foetus chez les femmes qui boivent du vin bio .. (sur plus de 35 000 femmes enceintes) (Foucart 2016). Ariane Giacobino vient de publier un livre sur l'épigénétique (2018, voir Morin 2018), elle a été l'une des pionnières dans ce domaine avec ses travaux sur les souris soumises à un plastifiant, le DEHP (Stenz et al 2017). D'autres équipes ont constaté l'influence de stress psychologiques ou alimentaires sur la descendance chez l'homme (Schechter et al 2017). C'est le retour des idées lamarkiennes... par la méthylation des gènes.

Chez les vers nématodes Caenorhabditis elegans une exposition au DEHP pendant 3 jours (durée de développement du stade L1 jusqu'à l'adulte) provoque des effets transgénérationnels jusqu'à la 5ème génération : la reproduction est affaiblie et la locomotion défectueuse. C'est donc un effet épigénétique (Li et al 2018).
    

L'épigénétique est bien connue chez les abeilles. Joël de Rosnay, dans son livre "La symphonie du vivant" prend l'exemple des abeilles pour expliquer l'épigénétique. On peut induire une réversion comportementale en enlevant les nourrices de la ruche, et des butineuses redeviennent nourrices. Cela est possible grace à des niveaux de méthylation qui sont modifiés pour 107 gènes, permettant l'expression différenciée de gènes conduisant à la production de protéines différentes (Herb et al 2012) (p. 14-15). Par ailleurs les larves, toutes soeurs, peuvent être nourries avec du miel et du pollen pour devenir ouvrières ou avec de la gelée royale pour devenir reines. C'est une enzyme, l'ADN méthyltransférase, qui est déterminante : si on la rend inactive par RNAi toutes les larves deviennent reines (Kucharski et al 2008). Outre la gelée royale, d'autres facteurs nutritionnels comme l'acide coumarique (présent dans de nombreuses plantes et fruits) interviennent (Mao et al 2015) (p. 34-35). La phéromone royale chez l'abeille, Lasius flavus et L. niger affecte l'expression de deux gènes de méthyltransférase, mais pas chez Bombus terrestris (Holman et al 2016).

L'épigénétique existe aussi chez les fourmis, voir le superbe travail de Simola en Pennsylvanie sous la direction de Shelley Berger et Jürgen Liebig sur Camponotus floridanus. Ils montrent que le comportement des ouvrières est régulé par des acétyles qui amplifient ou inhibent les histones qui jouent un rôle dans la lecture des gènes voisins. Les soldates traitées avec un facilitateur de la transcription deviennent fourrageuses alors qu'en sens inverse elles ne le sont plus. Par ailleurs les cerveaux des jeunes fourmis sont plus sensibles à ces manipulations. Cela montre qu'il n'y a pas que la méthylation qui intervient (Simola et al. 2016, Voir Science et Vie d'avril 2016). Selon Virginie Cuvillier-Hot il pourrait y avoir des effets épigénétiques des phtalates sur les vers marins (Jousens 2016). Dans les espèces parthénogénétiques comme Strumigeny membranifera tous les individus pourtant de même clone sont différents dans leurs choix de solutions sucrées, ce qui est sans doute un mécanisme épigénétique (Hasegawa et al 2018, voir Tassart 2018).


   Camponotus floridanus (Science)

Pourtant Francesca Merlin est sceptique et appelle à "une approche mesurée de l'épigénétique", elle dit "Il est pour le moins prématuré de mettre en avant l'idée que l'environnement peut marquer notre épigénome et ainsi de concevoir ce dernier comme une sorte d'archive moléculaire de nos expériences vécues."  Elle n'a pas du bien lire les travaux sur les effets des pertubateurs endocriniens comme le BPA et les phtalates (en particulier Doyle et al.). En effet, les travaux cités plus haut montrent bien ces effets épigénétques sur les rongeurs (Voir aussi revue de Rissman et Ali, 2014). Un autre exemple récent est celui des effets transgénérationnels du DES (diethylstilbestrol) qui a affecté 2 millions d'enfants avec des effets très importants, y compris au niveau psychiatrique. Les risques de psychose semblent en partie en relation avec une méthylation d'un gène gene encodant la "zinc finger protein 57 ZFP57" (Rivollier et al 2017). Barbara Demeinex dans son livre "Cocktail toxique" (chapitre 6) montre bien ces effets épigénétiques sur l'homme et en particulier sur l'embryon.

E.O. Wilson avait déjà anticipé l'épigénétique alors qu'il était jeune assistant : "Imaginez que Lyssenko ait raison (chose certaine car autrement, pourquoi les généticiens traditionnels se seraient-ils dressés contre lui ?) : les biologistes pourraient alors modifier l'hérédité comme ils le voudraient ! C'était bien sûr de la pseudoscience de pacotille, mais à l'époque, je ne le savais pas. Et cela ne me gênait guère : j'avais gouté a l'enivrant nectar de la rebellion intellectuelle." (2000, p. 56).

Voir
- "L'épigénétique façonne les fourmis" selon Florence Rosier du Monde, 6 janvier 2016. Pdf
Voir aussi les commentaires d'Elizabeth Pennisi sur le site de Science, l'article de santélog, celui de Futura Science
.
- Bernanose, P. and P. Pérochon (2016) L’ÉPIGÉNÉTIQUE pour reprogrammer le comportement social. santé log, 4 janvier. Pdf
- Donnars, O. (2016). Manipulées, des fourmis changent de rôle social. Science et Vie, avril 2016, n°1183: p. 22. Pdf
- Foucart, S. (2016). Des vertus du vin bio. Le Monde 6 septembre 2016. p. 22. Pdf
- Goudet, J.-L. (2016) Des fourmis reprogrammées... par épigénétique. Futura Science, 5 janvier. Pdf
- Joussen, I. (2016) Du plastifiant chez des fourmis de la forêt amazonienne. sciencesetavenir.fr, 28 décembre 2016, p. http://www.sciencesetavenir.fr/animaux/insectes/du-phtalate-retrouve-chez-des-fourmis-de-la-foret-amazonienne_109062. Pdf
- Merlin, F. (2016). Pour une approche mesurée de l'épigénétique. Le Monde Science et Médecine Mercredi 24 février. p. 8. Pdf
- Morin, H. (2018). Un parcours au-delà des gènes. Le Monde Science et Médecine 11 avril 18. p. 6. Pdf
- Rosier, F. (2016a). Des spermatozoïdes sous influence. L'épigénétique façonne les fourmis. Le Monde Science et Médecine. Mercredi 6 janvier. p. 3. Pdf
- Rosier, F. (2016b). Les mutations génétiques, clés de notre survie. Le Monde Science et Médecine. Mercredi 13 avril 2016. p. 5. Pdf
- Santi, P. (2016). Menacé avant de naître. Analyse de "Nos bébés ont une histoire", de Romain Icard et Nathalie Saugeon, France 2, 8 septembre. Le Monde 8 septembre 2016. p. 19. Pdf
- Tassart, A.-S. (2018) Même dans une colonie de clones, chaque fourmi a ses propres goûts. sciencesetavenir.fr, 16 février 2018, https://www.sciencesetavenir.fr/animaux/insectes/meme-dans-une-colonie-de-clones-chaque-fourmi-a-ses-propres-gouts_121280. Pdf


- Chen, Q., M. Yan, Z. Cao, X. Li, Y. Zhang, J. Shi, G.-h. Feng, H. Peng, X. Zhang, Y. Zhang, et al. (2015). Sperm tsRNAs contribute to intergenerational inheritance of an acquired metabolic disorder. Science, on line.
- Demeinex, B. (2017). Coktail toxique. Comment les perturbateurs endocriniens empoisonnent notre cerveau, Odile Jacob.
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- Giacobino, A. (2018). Peut-on se libérer de ses gènes ? L'épigénétique, Stock. 242p.
- Hasegawa, E., S. Watanabe, Y. Murakami and F. Ito (2018). Adaptive phenotypic variation among clonal ant workers. Royal Society Open Science 5(2). 10.1098/rsos.170816. Libre de droits
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- Holman, L., K. Trontti and H. Helanterä (2016). Queen pheromones modulate DNA methyltransferase activity in bee and ant workers. Biology Letters 12(1): 20151038. 10.1098/rsbl.2015.1038
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- Kucharski, R., J. Maleszka, S. Foret and R. Maleszka (2008). Nutritional Control of Reproductive Status in Honeybees via DNA Methylation. Science 319(5871): 1827.
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- Stenz, L., J. Escoffier, R. Rahban, S. Nef and A. Paoloni-Giacobino (2017). Testicular Dysgenesis Syndrome and Long-Lasting Epigenetic Silencing of Mouse Sperm Genes Involved in the Reproductive System after Prenatal Exposure to DEHP. PLOS ONE 12(1): e0170441. 10.1371/journal.pone.0170441. Article en libre accès
- Wilson, E. O. (2000). Naturaliste, Bartillat. 422 p.