Jusqu'où l'environnement influence-t-il les modifications épigénétiques et leur transmission ?

Une série d’exemples de changements programmés par l’environnement au cours d’une vie provient d’insectes sociaux, tels que les abeilles et les fourmis, où la nutrition ou les phéromones peuvent donner lieu à des caractéristiques/phénotypes entièrement différents (soldats, travailleurs ordinaires et reines) à partir du même génome. Chez les abeilles, les facteurs épigénétiques qui ont été impliqués dans les changements qui conduisent au développement d’une reine (lorsque les larves sont nourries intensivement avec de la gelée royale) ou à la formation d’ouvrières (si les larves reçoivent du pollen de pain), comprennent la méthylation de l’ADN, l’acétylation des histones (inhibiteurs d’HDAC). Dans le règne végétal, l’exemple des changements épigénétiques programmés par l’environnement pendant la période de floraison induite par le froid (vernalisation) a été discuté. Il a été démontré que les protéines Polycomb jouent un rôle important dans la mémorisation de la phase de froid qui définit le moment exact de la floraison d’une plante. Des études récentes suggèrent que les pics de chaleur en hiver peuvent interférer avec ce processus critique. Les implications du changement climatique sur les règnes végétal et animal ont été discutées. Grâce aux nombreuses technologies disponibles aujourd’hui, notamment la -omique, l’imagerie, ainsi que le génie génétique, il est possible d’acquérir une compréhension plus approfondie et plus fonctionnelle des voies moléculaires impliquées dans les changements phénotypiques, induites par l’environnement. Les scientifiques peuvent explorer quels changements dans l’expression des gènes et les états épigénétiques sont la cause ou la conséquence des signaux environnementaux, et quelle influence les changements non programmés ou les insultes environnementales peuvent avoir sur le développement, la croissance et la survie d’un organisme.

La deuxième partie de ce cours a abordé plusieurs questions. Quelle est l’influence de l’environnement sur les modifications épigénétiques, leur transmission et la transmission des phénotypes ? L’environnement peut-il induire ou influencer des épialles ? Dans la plupart des cas (chez les mammifères), les changements induits générationnels ne s’avèrent être que de courte durée, c’est-à-dire intergénérationnels. Les changements nutritionnels et métaboliques chez un individu peuvent clairement influencer sa progéniture et la lignée germinale de cette dernière. De nouvelles connaissances ont récemment été acquises sur les molécules (petits ARN) et les métabolites qui véhiculent ces informations chez la souris. Les mécanismes épigénétiques ont été impliqués dans la transmission intergénérationnelle des maladies métaboliques. Des études menées sur l’homme et l’animal indiquent que les expositions environnementales subies pendant la petite enfance peuvent influencer le risque de maladie à l’âge adulte. De plus en plus de preuves suggèrent que l’obésité et les problèmes métaboliques connexes peuvent être transmis d’une génération à l’autre par des mécanismes non génétiques. L’exposition à un régime riche en graisses modifie l’information épigénétique des ovules et des spermatozoïdes, rendant la progéniture plus encline à l’obésité. On ne sait pas encore très bien comment cela se produit, mais des données récentes suggèrent que les voies métaboliques peuvent perturber les états de la chromatine et les profils des petits ARN dans la lignée germinale, ce qui entraîne des défauts ultérieurs dans la descendance.

La transmission à plus long terme de stress nutritionnels et environnementaux, sur plusieurs générations, a été observée chez les nématodes. Chez ces organismes, il existe une transmission transgénérationnelle claire à la suite de stress environnementaux. Une étude récente a été présentée, dans laquelle un rôle central des modifications des histones a été proposé pour expliquer l’héritage des défauts de reproduction déclenchés par une exposition chimique environnementale commune.

Enfin, la question controversée de savoir si le stress psychologique parental peut avoir un impact sur la progéniture via des mécanismes épigénétiques a été abordée.

L’hypothèse selon laquelle les marques épigénétiques d’un traumatisme peuvent être transmises d’une génération à l’autre a suscité un grand intérêt de la part du public. Mais les données, du moins chez les humains, restent circonstancielles, au mieux. Il a également été proposé que le stress pendant la grossesse soit associé à des risques accrus de troubles du spectre autistique, de schizophrénie, de troubles affectifs et de troubles de l’attention et de l’hyperactivité chez la progéniture, et qu’il soit lié au stade spécifique de la grossesse au cours duquel le stress a été ressenti. Cependant, la question de savoir si et comment un tel stress peut affecter le cerveau en développement de manière épigénétique et s’il y a un impact sur la lignée germinale reste floue et fait l’objet de recherches continues.