Une étude documente la transmission paternelle de la mémoire épigénétique via le sperme

Les chercheurs de l'UC Santa Cruz ont montré que les chromosomes de sperme de l'organisme modèle C. elegans conservaient des marques épigénétiques importantes pour le développement de la lignée germinale chez les enfants

By

Des études portant sur des populations humaines et des modèles animaux suggèrent que les expériences d’un père, telles que son régime alimentaire ou son stress environnemental, peuvent influer sur la santé et le développement de ses descendants. La manière dont ces effets se transmettent d'une génération à l'autre reste toutefois mystérieuse.

Le laboratoire de Susan Strome à l'université de Santa Cruz a fait des progrès constants dans la découverte des mécanismes à l'origine de ce phénomène, en utilisant un minuscule ver rond appelé Caenorhabditis elegans pour montrer comment les marques sur les chromosomes affectant l'expression génique, appelées marques «épigénétiques», peuvent être transmises des parents à la progéniture. Le dernier article de son équipe, publié le 17 octobre dans Nature Communicationsporte sur la transmission des marques épigénétiques de C. elegans sperme.

En plus de documenter la transmission de la mémoire épigénétique par les spermatozoïdes, la nouvelle étude montre que les informations épigénétiques fournies par les spermatozoïdes à l'embryon sont à la fois nécessaires et suffisantes pour guider le bon développement des cellules germinales dans la progéniture (cellules germinales). donner naissance à des œufs et du sperme).

“Nous avons décidé d'examiner C. elegans parce que c'est un très bon modèle pour poser des questions épigénétiques en utilisant de puissantes approches génétiques », a déclaré Strome, professeur distingué de biologie moléculaire, cellulaire et du développement.

Les changements épigénétiques ne modifient pas les séquences d'ADN des gènes, mais impliquent plutôt des modifications chimiques de l'ADN lui-même ou des protéines histones avec lesquelles l'ADN est encapsulé dans les chromosomes. Ces modifications influencent l'expression des gènes, activant ou désactivant les gènes dans différentes cellules et à différents stades de développement. L'idée selon laquelle des modifications épigénétiques peuvent provoquer des modifications de l'expression des gènes transmises d'une génération à l'autre, appelée «héritage épigénétique transgénérationnel», fait maintenant l'objet d'une intense recherche scientifique.

Lire Aussi :  Remèdes à la maison pour les dépôts de cholestérol autour des yeux

Pendant de nombreuses années, on a pensé que les spermatozoïdes ne conservaient aucun empaquetage d'histone et ne pouvaient donc pas transmettre d'informations épigénétiques à base d'histone à leur progéniture. Des études récentes, cependant, ont montré qu’environ 10% des emballages d’histones sont retenus dans le sperme chez l’homme et chez la souris.

"En outre, lorsque les chromosomes conservent un empaquetage d'histones dans l'ADN d'histones se trouvant dans des régions importantes pour le développement, ces découvertes ont permis de mieux faire prendre conscience de la possibilité que les spermatozoïdes transmettent des informations épigénétiques importantes aux embryons", a déclaré Strome.

Quand son laboratoire a examiné C. elegansils ont découvert que le génome du sperme conserve intégralement l’emballage en histone. D'autres chercheurs ont découvert qu'il en va de même pour un autre organisme couramment étudié, le poisson zèbre.

"Comme les poissons zèbres, les vers représentent une forme extrême de rétention d'histones par le sperme, ce qui en fait un excellent système pour voir si cet emballage est vraiment important", a déclaré Strome.

Son laboratoire s'est concentré sur une marque épigénétique particulière (appelée H3K27me3) qui a été bien établie en tant que marque d'expression génique réprimée dans un large éventail d'organismes. Les chercheurs ont constaté que le retrait de cette marque des chromosomes de spermatozoïdes rend la majorité de la progéniture stérile. Après avoir établi que la marque est importante, ils ont voulu savoir si elle était suffisante pour guider le développement normal de la lignée germinale.

Les chercheurs ont résolu ce problème en analysant un ver mutant dans lequel les chromosomes du sperme et de l'ovule sont séparés dans la première division cellulaire après la fécondation, de sorte qu'une cellule de l'embryon hérite uniquement des chromosomes du sperme et l'autre des cellules héréditaires. chromosomes de l'œuf (normalement, chaque cellule d'un embryon hérite des chromosomes de l'ovule et du sperme). Ce schéma de ségrégation des chromosomes inhabituel a permis aux chercheurs de générer des vers dont la lignée germinale a hérité uniquement des chromosomes de sperme et donc uniquement des marques épigénétiques du sperme. Ces vers se sont révélés fertiles et ont des schémas d'expression génique normaux.

Lire Aussi :  Le système immunitaire fœtal rejette la mère dans le travail prématuré

"Ces résultats montrent que l'empaquetage de l'ADN dans le sperme est important, car la progéniture qui n'a pas hérité des marques épigénétiques normales du sperme était stérile et suffisante pour le développement normal de la lignée germinale", a déclaré Strome.

Bien que l'étude montre que les informations épigénétiques transmises par le sperme sont importantes pour le développement normal, elles ne traitent pas directement de la manière dont l'expérience de vie d'un père peut affecter la santé de ses descendants. Le laboratoire de Strome étudie cette question à l’aide d’expériences dans lesquelles des vers sont traités à l’alcool ou affamés avant de se reproduire.

"L'objectif est d'analyser la manière dont le conditionnement de la chromatine change dans le produit parent", a-t-elle déclaré. «Tout ce qui est transmis à la progéniture doit passer par les cellules germinales. Nous voulons savoir quelles cellules subissent les facteurs environnementaux, comment elles transmettent ces informations aux cellules germinales, quels sont les changements qui se produisent dans les cellules germinales et quel en est l'impact sur la progéniture. "

En démontrant l'importance des informations épigénétiques véhiculées par le sperme, la présente étude établit que si l'environnement vécu par le père modifie l'épigénétique des chromosomes du sperme, il pourrait affecter la progéniture.

Le premier auteur du document est Tomoko Tabuchi, chercheuse postdoctorale au laboratoire de Strome à l’Université de Santa Cruz. Parmi les coauteurs figurent Andreas Rechtsteiner et Thea Egelhofer de l’UC Santa Cruz et Tess Jeffers et Coleen Murphy de l’Université de Princeton. Ce travail a été soutenu par les Instituts nationaux de la santé.

UC SANTA CRUZ

Tags: