Les différentes modifications post-traductionnelles des histones à la base du code épigénétique chez les eucaryotes
Depuis la publication de l’article de Watson et Crick sur la découverte de la structure moléculaire de l’acide désoxyribonucléique (1953), les recherches scientifiques liées de près ou de loin à cette macromolécule présente chez tous les eucaryotes et même chez les micro-organismes infectieux ont permis d’autres grandes découvertes en génétique. L’acide désoxyribonucléique nucléaire, porté par les chromosomes dans le noyau de chaque cellule, contient toute l’information génétique d’un individu apportée à 50 % par les gamètes mâles et à 50 % par les gamètes femelles. Chaque être humain possède environ 10^14 cellules (10 puissance 14) et l’ensemble de ces cellules forme les 19 000 gènes présents chez chaque Homo sapiens selon les plus récentes estimations (Ezkurdia et al., 2014). Notre code génétique est pratiquement stable, il nous est spécifique dès qu’un spermatozoïde fusionne avec un ovule et il ne change presque plus après.
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Beaucoup moins connu que la génétique, il existe une branche de la biologie moléculaire qui émergea dès 1942 : l’épigénétique. En effet, cette année-là, Conrad Hal Waddington, biologiste anglais de l’université de Cambridge, publie un article intitulé « Canalization of Development and the Inheritance of Acquired Characters » dans lequel il introduit la notion de « paysage épigénétique » ou comment le génotype d’une espèce peut affecter son phénotype. Plus tard, différentes études montreront que des modifications dans l’expression de certains gènes par l’épigénome peuvent se transmettre de génération en génération (Morgan et al., 1999) et que des modifications du régime alimentaire de certaines souris ayant le même ADN provoquent une méthylation de celui-ci, faisant diminuer le nombre d’individus jaunes et obèses (Waterland et Jirtle, 2003).
Les modifications post-traductionnelles des histones à la base du code épigénétique
On vient de le voir, l’ADN ne peut être modifié. Par contre, les gènes constituants le code génétique peuvent être activés ou désactivés par des « facteurs épigénétiques », comme l’alimentation, les composés chimiques présents dans l’environnement, lors du développement in utero, ou encore la prise de drogues ou de médicaments. Le code épigénétique d’un individu pourra être modifié par l’intermédiaire des histones. On relève 4 types de modifications des histones, qui sont des protéines autour desquelles l’ADN s’enroule et se compacte pour permettre la régulation des gènes. Ces 4 types sont : l’acétylation, la méthylation, la phosphorylation et l’ubiquitinylation. Par exemple, la méthylation consiste en l’ajout d’un groupe méthyle CH3 (un facteur épigénétique présent dans certains régimes alimentaires) qui marque l’ADN et agit comme activateur ou répresseur de gène. Plus généralement, la fixation des facteurs épigénétiques aux queues des histones modifie le degré avec lequel l’ADN est enroulé autour des histones et la possibilité d’activation des gènes de l’ADN.
Les recherches sur l’épigénome, qu’on appelle aussi « l’ADN poubelle », sont en pleine expansion et il est évident qu’il reste beaucoup à découvrir sur cette branche de la biologie moléculaire qui promet des avancées majeures en science.
