Les scientifiques ont découvert une nouvelle façon dont les cellules contrôlent leurs gènes – et cela peut réécrire notre compréhension de «l’épigénétique».
Épigénétique est une forme de modification de l’ADN qui n’affecte pas la séquence d’ADN elle-même. Au lieu de cela, il décrit lorsque les groupes chimiques s’attachent à des gènes spécifiques, activant ainsi ces gènes sur ou désactiver, ou en modifiant la forme 3D des chromosomes.
Maintenant, dans une étude publiée le 17 janvier dans la revue Celluleles scientifiques ont découvert une toute nouvelle méthode de régulation des gènes qui implique des ajustements épigénétiques apportés à l’ADN et à son cousin moléculaire ARNen même temps.
Dans l’attente, les chercheurs veulent déballer comment ce nouveau type de contrôle des gènes est lié au cancer.
« Il est vraiment excitant de découvrir un tel nouveau mécanisme, élargissant davantage notre compréhension de la régulation des gènes », » Kathrin Plathdirecteur de l’épigénomique, de l’ARN et de la régulation des gènes à l’UCLA qui n’a pas été impliqué dans l’étude, a déclaré à Live Science dans un e-mail.
Une nouvelle couche de régulation des gènes
Un type commun de modification épigénétique est la méthylation, qui décrit l’ajout d’une molécule appelée a groupe méthyle à l’ADN ou aux histones – des protéines qui s’enroulent pour devenir plus compactes et s’intégrer dans le noyau. Une protéine appelée Dnmt1 Ajoute ces molécules à l’ADN, et son activité peut augmenter ou baisser l’expression des gènes selon l’endroit où un gène donné est méthylé.
Ces dernières années, les chercheurs ont également trouvé que l’ARN – Une molécule qui fait la navette des instructions de l’ADN dans la cellule pour fabriquer des protéines – peut également être modifiée. Ceci est principalement fait par un complexe protéique appelé Mettl3-mettl14. Cette méthylation peut déstabiliser la molécule d’ARN, réduisant la quantité de protéines faites.
Chaque cellule du corps utilise à la fois l’ARN et la méthylation de l’ADN pour réguler l’expression des gènes. Cependant, il était précédemment supposé que ces processus fonctionnaient indépendamment. La nouvelle étude remet en question cette hypothèse.
Dans l’étude, les scientifiques ont examiné les cellules souches embryonnaires de souris et cartographié les emplacements de la méthylation de l’ADN et de l’ARN au fur et à mesure que les cellules se sont développées. Ils ont constaté que des milliers de gènes et leurs molécules d’ARN complémentaires contenaient à la fois des marqueurs de méthylation.
Grâce à des expériences supplémentaires, l’équipe a constaté que le complexe MetTL3-METTL14 qui interagit avec l’ARN recrute également et se lie physiquement à DNMT1, la protéine qui marque l’ADN. Ce nouveau complexe plus grand peut ensuite méthyler le même gène au niveau de l’ADN ou de l’ARN. Cela permet à la cellule de régler davantage sa régulation des gènes pendant la différenciation cellulaire – un processus par lequel une cellule souche suppose une identité spécifique, devenant une cellule cardiaque ou pulmonaire, par exemple.
Des études antérieures ont montré des connexions claires entre Modifications de l’ADN et des histonesainsi que entre Modifications des histones et de l’ARN.
« Alors pourquoi une cellule ne connecterait pas également une modification épigénétique de l’ADN et une modification épigénétique de l’ARN? » cette co-auteur de l’étude François Fuksdirecteur du ULB Cancer Research Center en Belgique. « (Notre étude montre) le lien direct entre la méthylation de l’ADN et la modification de l’ARN qui n’a jamais été vu auparavant », a-t-il déclaré à Live Science.
Selon Fuks, cette étude a certaines limites, à savoir qu’elle se concentre principalement sur la différenciation des cellules souches embryonnaires. Les modifications de l’ADN et de l’ARN avaient été séparément bien caractérisées dans les cellules souches dans les études antérieures, il était donc logique pour les chercheurs de commencer avec eux. Mais ces mêmes types de modifications de l’ADN et de l’ARN sont présentes dans tous les types de cellules.
« En voyant cela, il est très peu probable que (ce mécanisme) ne soit que dans les cellules ES », a déclaré Fuks.
Cette découverte remet en question l’opinion établie selon laquelle ces processus modifiant l’ARN et l’ADN sont complètement séparés, et il suggère qu’il peut avoir des implications plus larges dans la biologie et la maladie humaines. À cette fin, Fuks et son équipe tentent de déterminer comment ce nouveau mécanisme se rapporte au cancer.
Si la coordination de l’épigénétique de l’ADN et de l’ARN est rejetée, vous pouvez vous retrouver avec trop ou trop peu de protéines, a suggéré Fuk. « Maintenant, une protéine clé sera exprimée à un niveau trop élevé », a-t-il déclaré. « Cela pourrait être préjudiciable à une cellule et contribuer à la tumorigenèse » ou à la formation de tumeurs.
Il y a déjà thérapies approuvées qui inhibent la méthylation de l’ADN, et il y a un essai clinique en phase précoce tester l’inhibition de la méthylation de l’ARN comme traitement du cancer. Fuks et son équipe testent le potentiel de combiner ces thérapies existantes pour améliorer les résultats des patients. Les données préliminaires de leurs études de laboratoire suggèrent que cette stratégie pourrait être utile pour les patients atteints de leucémie.
Au moins dans les boîtes de Pétri, « nous pouvons retourner la progression du cancer des cellules leucémiques en additionnant ces deux médicaments », a déclaré Fuk. « Finalement, sur toute la ligne, pourquoi ne pourrions-nous pas combiner ces deux médicaments pour traiter les patients? »
