Épigénétique

Épigénétique

Chacune des cellules de notre corps contient la même information génétique, c’est-à-dire tous les gènes, même ceux qui ne lui servent pas. Par exemple, les cellules de la peau possèdent les gènes pour fabriquer des enzymes de digestion. Et pourtant, on ne digère pas avec notre peau ! Alors, comment les cellules savent-elles quels gènes utiliser et lesquels garder "éteints" ?

L’épigénétique est la science qui étudie les changements dans l’activité des gènes, sans modifier le code de l’ADN lui-même. Ces changements peuvent influencer la façon dont l’ADN est lu. Il existe trois grandes manières d’activer ou de bloquer un gène : en ajoutant de petits groupes chimiques (marques épigénétiques) directement sur l’ADN, en modifiant les protéines autour desquelles l’ADN s’enroule (les histones), ou en utilisant de petits ARN non codants, des molécules qui peuvent se coller à l’ADN pour en contrôler l’activité.

L’épigénétique joue un rôle majeur dans la biologie de la reproduction parce qu’elle est impliquée dans la fertilité, la santé reproductive et le développement des générations futures. De nombreuses recherches menées par les membres du Réseau Québécois en Reproduction (RQR) s’intéressent à comprendre la régulation épigénétique.

Au début du développement humain, l’ADN subit d’importants changements épigénétiques. L’un des plus marquants est l’ajout massif de petits marqueurs chimiques appelés groupements méthyle, qui servent à "éteindre" certains gènes ou éléments indésirables de l’ADN. Ces marques, installées très tôt, restent en grande partie stables tout au long de la vie.

Pour mieux comprendre ce processus, William Pastor et son équipe utilisent des modèles à base de cellules souches pour étudier comment ces marques sont ajoutées et organisées dans le génome. Werner Giehl Glanzner cherche à identifier les régulateurs épigénétiques impliqués dans les premières étapes du développement embryonnaire, notamment le rôle des microARN et de la méthylation de l’ADN dans l’activation du génome de l’embryon. Julie Brind’Amour étudie les mécanismes de reprogrammation épigénétique qui effacent puis réorganisent les marques épigénétiques de la mère lors de la transition vers le développement précoce de l’embryon.

Expositions environnementales

Les marques épigénétiques peuvent s’accumuler au cours de la vie et même être transmises aux descendants. Sarah Kimmins explore comment l’environnement — notamment l’alimentation et les toxines — influence l’expression des gènes chez les parents et peut être transmis à leurs enfants, mettant en lumière l’importance de la santé du père avant la conception.

Géraldine Delbès étudie comment l’exposition à des substances médicales ou environnementales, à des périodes sensibles de la vie, peut altérer la fertilité masculine en perturbant l’héritage épigénétique transmis aux générations suivantes.

L’équipe de Serge McGraw s’intéresse au rôle de la dérégulation épigénétique dans les troubles du développement et du neurodéveloppement, en particulier lorsque le fœtus est exposé à l’alcool pendant la vie prénatale.

L’utilisation des techniques de reproduction assistée soulève la question de l’environnement auquel l’embryon est exposé durant les premiers jours de vie en éprouvette, et de son influence possible sur la santé à long terme. Sophie Petropoulos étudie comment les conditions de culture des embryons en fécondation in vitro peuvent modifier leur développement par des mécanismes épigénétiques, avec des effets durables sur la santé de l’enfant. Lawrence C. Smith s’intéresse à la façon dont les manipulations cellulaires, comme le clonage ou l’utilisation de cellules souches, affectent les marques épigénétiques transmises à l’embryon. Jacquetta Trasler étudie comment l’environnement peut provoquer des malformations congénitales par le biais de la régulation épigénétique, notamment chez les enfants conçus par procréation assistée ou lorsque le père est exposé à des médicaments ou à des substances chimiques.

Contrôle de l'expression génique

Jacques Drouin cherche à comprendre comment certains gènes sont contrôlés dans l’hypophyse, une glande endocrine située à la base du cerveau, grâce à des mécanismes épigénétiques. Plus récemment, il explore aussi le rôle possible de ces mécanismes dans la maturation des ovules.

L'équipe du Raj Duggavathi étudie le rôle des modifications des histones  dans l’expression des gènes des cellules de la granulosa dans les ovaires.

Inactivation du chromosome X

Contrairement aux mâles qui ont les chromosomes sexuels XY, les femelles possèdent deux chromosomes X (XX). Pour éviter que les cellules femelles n’expriment deux fois plus de gènes liés au chromosome X que les cellules mâles, l’un des deux chromosomes X est « éteint » très tôt durant le développement embryonnaire. Bernhard Payer s’intéresse au phénomène d’inactivation du chromosome X, un mécanisme épigénétique qui permet d’équilibrer l’expression des gènes entre les mâles et les femelles. Il étudie aussi comment le chromosome X peut être réactivé lors de la formation des ovules.

Production animale

L’épigénétique est un facteur important non seulement pour la santé humaine, mais aussi dans le domaine de la production animale. Isabelle Gilbert étudie l’épigénétique dans les spermatozoïdes des animaux d’élevage, afin de mieux comprendre ce qui influence leur fertilité et d’améliorer les méthodes de conservation de la semence. Marc-André Sirard examine comment le statut métabolique de la mère influence l’épigénome de l’ovule et de l’embryon, ce qui pourrait expliquer certains problèmes de fertilité ou de production laitière chez les bovins.

Pour étudier comment les cellules se reprogramment, notamment chez le porc et la vache, Vilceu Bordignon observe les premières étapes du développement embryonnaire. Il utilise pour cela une technique appelée transfert nucléaire, qui consiste à insérer le noyau d’une cellule adulte dans un ovule dont le noyau a été retiré. Cette méthode a permis de démontrer qu’une cellule spécialisée peut retrouver un état de cellule « jeune », capable de redevenir n’importe quel type cellulaire.