Epigénétique pour les intermédiaires. L'exploration la plus complète de l'impact pratique, social et éthique de l'ADN sur notre société et notre monde. E-Book

Jean Martin

• Herausgeber: Youcanprint
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Französisch
• Veröffentlichungsjahr: 2022

Beschreibung

Vous êtes sur le point de développer une compréhension approfondie de l'épigénétique, y compris sa relation avec l'ADN, les facteurs environnementaux, le développement humain et l'évolution ; son rôle dans la santé mentale et physique de l'homme, y compris son utilisation dans le traitement de différentes conditions et maladies, ainsi que les pratiques et les recherches épigénétiques les plus récentes ! Ce qui a commencé comme une vaste recherche visant à combiner la génétique et la biologie du développement au milieu du XXe siècle a évolué vers le domaine que nous appelons aujourd'hui l'épigénétique - le mécanisme de contrôle des gènes qui peut soit promouvoir, soit réprimer l'expression des gènes sans modifier le codage génétique de l'organisme. Aujourd'hui, nous savons que les facteurs environnementaux et les modes de vie individuels peuvent avoir une interaction directe avec les changements épigénétiques, qui peuvent se refléter à différents stades de la vie d'un individu et même dans les générations suivantes. Vous avez entendu dire que l'exposition d'une mère à la pollution peut affecter la susceptibilité de son enfant à l'asthme, n'est-ce pas ? Non ? Que pensez-vous de l'argument selon lequel la santé mentale d'un enfant peut être influencée (épigénétiquement) par le régime alimentaire de son père ? Le changement épigénétique, qui n'a rien à voir avec les modifications de la séquence d'ADN sous-jacente, affecte la manière dont les cellules lisent les gènes et ce changement biologique est influencé par plusieurs facteurs, dont l'environnement, le mode de vie et l'état de santé, par le biais de mécanismes dont un très connu, la méthylation de l'ADN. Mais quelle est la relation entre le changement épigénétique et les conditions physiques et physiologiques en ce qui concerne leur apparition et leur amélioration ? Comment les modifications épigénétiques sont-elles utilisées pour comprendre notre environnement, notre société et l'adaptation croissante de l'homme ? Comment fonctionnent exactement les thérapies épigénétiques ? Comment l'ADN affecte-t-il les modifications épigénétiques ? Comment pouvons-nous exploiter les mécanismes épigénétiques pour mieux comprendre la vie et l'améliorer ? Si vous vous posez ces questions et d'autres questions connexes, ce livre est pour vous. Plus précisément, vous y apprendrez : - Ce qu'est l'épigénétique et son rôle dans la psychologie du développement. - L'influence de l'épigénétique au niveau moléculaire et l'impact des dommages à l'ADN dans les changements épigénétiques. - Comment l'épigénétique est étudiée - Les fonctions et les conséquences de l'épigénétique, et leurs avantages spécifiques dans l'entraînement à la pleine conscience, l'alimentation saine et l'activité physique. - Comment les gènes contrôlent-ils la croissance et la division des cellules ? - Le rôle de la thérapie épigénétique dans la rétinopathie diabétique, les troubles émotionnels, les dysfonctionnements cardiaques, le cancer et la schizophrénie, etc. - Comment les modifications épigénétiques sont utilisées dans le traitement du cancer et dans l'évolution des plantes et des animaux. - Comment les mécanismes épigénétiques sont utilisés dans des processus tels que l'adaptation humaine, la formation de la mémoire, la croissance et le comportement neurologique des enfants. - Comment les mécanismes épigénétiques sont utilisés dans les soins maternels - Comment les expositions chimiques environnementales affectent l'épigénétique - Le rôle de l'épigénétique dans les maladies neurodégénératives, la formation des médicaments, le développement humain, le développement des gènes Hox, etc. - Le rôle des expositions environnementales dans la pathophysiologie de la FPI - Modulation des marques épigénétiques par les expositions environnementales - Comment la régulation épigénétique affecte le système immunitaire ...et bien d'autres choses encore !

Leseprobe

Table of Contents

Chapitre 1

À propos de l'épigénétique

Psychologie du développement

Base moléculaire

Lésion de l'ADN

Techniques utilisées pour étudier l'épigénétique

Fonctions et conséquences

Avantages épigénétiques de l'entraînement à la pleine conscience, d'une alimentation saine et de l'activité physique

Chapitre 2

Comment les gènes contrôlent-ils la croissance et la division des cellules ?

Comment les généticiens indiquent-ils l'emplacement d'un gène

Localisation cytogénétique

Localisation moléculaire

Les gènes peuvent-ils être activés ou désactivés dans les cellules ?

Comment les gènes dirigent-ils la production de protéines

Chapitre trois

Thérapie épigénétique

Rétinopathie diabétique

Peur, anxiété et traumatisme

Dysfonctionnement cardiaque

Cancer

Schizophrénie

Médecine

Psychologie et psychiatrie

Recherche sur l'épigénétique en psychologie

Cognition

Psychopathologie et santé mentale

Chapitre quatre

Épigénétique computationnelle

Applications du cancer épigénétique

Contribution des modifications épigénétiques à l'évolution

En plantes

Chez les animaux

Rôle dans l'évolution

Chapitre 5

Épigénétique comportementale

Processus et mécanismes de base

Épigénétique, inertie intergénérationnelle et adaptation humaine

Mécanismes épigénétiques dans la formation de la mémoire

Les enzymes modificatrices de la chromatine dans la mémoire à long terme

Mécanismes de signalisation et épigénétiques dans la formation de la mémoire liée au stress

Altérations de la méthylation de l'ADN, restriction de croissance et neurocomportement du nourrisson

Altérations épigénétiques et exposition à la cocaïne in utero

Programmation épigénétique par les soins maternels

Chapitre six

Expositions chimiques environnementales et épigénétique humaine

Méthylation de l'ADN

Modifications des histones

Polluants environnementaux et altérations épigénétiques

Épigénétique et origines développementales de la santé et de la maladie

Chapitre sept

Réseau génétique synthétique

Épigénétique des maladies neurodégénératives

Épigénétique et médicaments épigénétiques

Maladies neurodégénératives des motoneurones

Épigénétique du développement humain

Régulation des gènes Hox

Épigénétique de l'exercice physique

Chapitre huit

Études sur l'expression des gènes dans la FPI

Rôle des expositions environnementales dans la pathophysiologie de la FPI

Modulation des marques épigénétiques par les expositions environnementales

Rôle de la régulation épigénétique du système immunitaire

Epigénétique pour les intermédiaires

L'exploration la plus complète de l'impact pratique, social et éthique de l'ADN sur notre société et notre monde.

Jean Martin

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Chapitre 1

À propos de l'épigénétique

En biologie, l'épigénétique est l'étude des changements phénotypiques héritables qui n'impliquent pas de modifications de la séquence d'ADN. Le préfixe grec "epi- over, outside of, around") de l'épigénétique implique des caractéristiques qui sont "au-dessus" ou "en plus" de la base génétique traditionnelle de l'héritage. L'épigénétique implique le plus souvent des changements qui affectent l'activité et l'expression des gènes, mais le terme peut également être utilisé pour décrire tout changement phénotypique héritable. Ces effets sur les traits phénotypiques cellulaires et physiologiques peuvent résulter de facteurs externes ou environnementaux, ou faire partie du développement normal. Selon la définition standard de l'épigénétique, ces altérations doivent être héréditaires dans la descendance des cellules ou des organismes.

Le terme désigne également les modifications elles-mêmes : des modifications du génome pertinentes sur le plan fonctionnel qui n'impliquent pas de changement dans la séquence de nucléotides. La méthylation de l'ADN et la modification des histones sont des exemples de mécanismes qui produisent de tels changements. Chacun de ces mécanismes modifie la façon dont les gènes sont exprimés sans altérer la séquence d'ADN sous-jacente. L'expression des gènes peut être contrôlée par l'action de protéines répressives qui se fixent sur des régions silencieuses de l'ADN. Ces modifications épigénétiques peuvent perdurer à travers les divisions cellulaires pendant toute la durée de vie de la cellule, et peuvent également durer pendant plusieurs générations, même si elles n'impliquent pas de modifications de la séquence d'ADN sous-jacente de l'organisme ; ce sont plutôt des facteurs non génétiques qui font que les gènes de l'organisme se comportent (ou "s'expriment") différemment.

Un exemple de changement épigénétique en biologie eucaryote est le processus de différenciation cellulaire. Au cours de la morphogenèse, les cellules souches totipotentes deviennent les différentes lignées cellulaires pluripotentes de l'embryon, qui deviennent à leur tour des cellules entièrement différenciées. En d'autres termes, alors qu'un seul ovule fécondé - le zygote - continue à se diviser, les cellules filles qui en résultent se transforment en tous les différents types de cellules d'un organisme, y compris les neurones, les cellules musculaires, l'épithélium, l'endothélium des vaisseaux sanguins, etc. en activant certains gènes et en inhibant l'expression d'autres.

Historiquement, certains phénomènes qui ne sont pas nécessairement héritables ont également été décrits comme épigénétiques. Par exemple, le terme "épigénétique" a été utilisé pour décrire toute modification des régions chromosomiques, notamment les modifications des histones, que ces changements soient ou non héritables ou associés à un phénotype. La définition consensuelle exige désormais qu'un trait soit héritable pour qu'il soit considéré comme épigénétique.

Le terme épigénétique dans son usage contemporain est apparu dans les années 1990, mais depuis quelques années, il est utilisé avec des significations quelque peu variables. Une définition consensuelle du concept de trait épigénétique comme "phénotype stablement héritable résultant de changements dans un chromosome sans altération de la séquence d'ADN" a été formulée lors d'une réunion à Cold Spring Harbor en 2008, bien que d'autres définitions incluant des traits non héritables soient encore utilisées.

Le terme "épigenèse" a un sens générique de "croissance supplémentaire", et est utilisé en anglais depuis le 17e siècle.

Psychologie du développement

Dans un contexte quelque peu différent de son utilisation dans les sciences biologiques, le mot "épigénétique" a souvent été utilisé en psychologie du développement pour définir la croissance psychologique comme le produit d'une interaction constante et bidirectionnelle entre l'hérédité et l'environnement. Les théories interactives sur la création ont été explorées de nombreuses manières et sous de multiples titres aux 19e et 20e siècles. Une première édition, parmi les énoncés fondateurs de l'embryologie, a été proposée par Karl Ernst von Baer et popularisée par Ernst Haeckel. Paul Wintrebert a développé un rêve épigénétique progressif (épigénèse physiologique). Une autre forme, l'épigénèse probabiliste, a été décrite en 2003 par Gilbert Gottlieb. Cette perspective couvre tous les effets évolutifs potentiels sur l'organisme et la manière dont ils affectent non seulement l'organisme et les autres, mais aussi la manière dont l'organisme affecte sa propre croissance.

Erik Erikson, un psychologue du développement, a écrit sur le concept épigénétique dans son livre Identity, publié en 1968 : Youth and Crisis, qui intègre l'idée que l'évolution de notre personnalité se fait en phases fixes, et que notre atmosphère et la société sous-jacente influent sur la manière dont nous progressons à travers ces phases. Cette évolution biologique en relation avec nos environnements socioculturels se déroule au niveau de la progression psychosociale, où "la progression dans chaque niveau est partiellement décidée par notre performance ou notre manque de réussite dans toutes les étapes précédentes". Bien que les expériences empiriques aient donné des résultats variables, les changements épigénétiques sont considérés comme un déclencheur biologique du traumatisme transgénérationnel.

Base moléculaire

Les modifications épigénétiques affectent la fonction d'autres gènes, mais pas la chaîne du code génétique de l'ADN. La microstructure (et non le code) de l'ADN lui-même ou des protéines de la chromatine qui lui sont associées peut être modifiée, ce qui entraîne une activation ou une réduction au silence. Ce processus permet aux cellules séparées d'un organisme multicellulaire de ne produire que les gènes nécessaires à leur propre activité. Les variations épigénétiques sont conservées lorsque les cellules se séparent. Certaines modifications épigénétiques n'apparaissent qu'au cours de la vie d'un organisme adulte ; néanmoins, ces modifications épigénétiques peuvent être transmises aux descendants de l'organisme par un mécanisme appelé héritage épigénétique transgénérationnel. En fait, si l'inactivation d'un gène se produit dans un spermatozoïde ou un ovule qui aboutit à la fécondation, cette altération épigénétique peut souvent être transmise à la génération suivante.

Parmi les différents mécanismes épigénétiques, citons le paramétrage, les signets, l'empreinte, le silençage des gènes, l'inactivation du chromosome X, l'influence du positionnement, la reprogrammation de la méthylation de l'ADN, la transvection, les résultats maternels, l'avancement de la cancérogenèse, une grande variété d'effets tératogènes, le contrôle des histones et de l'hétérochromatine, et les contraintes technologiques concernant la parthénogenèse et le clonage.

Lésion de l'ADN

Les lésions de l'ADN peuvent également induire des modifications épigénétiques [25] [26] [27] Les lésions de l'ADN sont tout à fait normales, se produisant en moyenne environ 60 000 fois par jour par cellule du corps humain (voir Lésions de l'ADN (survenant naturellement). Ces dommages sont le plus souvent réparés, mais des modifications épigénétiques peuvent subsister au site de réparation de l'ADN. En particulier, une scission de l'ADN double brin va provoquer un silençage épigénétique non programmé des gènes, à la fois en induisant une méthylation de l'ADN et en facilitant le silençage des formes d'altération des histones (remodelage de la chromatine - voir section suivante). En outre, l'enzyme Parp1 (poly(ADP)-ribose polymérase) et son composant, le poly(ADP)-ribose (PAR), s'accumulent aux sites de dommages à l'ADN dans le cadre de la phase de réparation. Cette agrégation entraîne en effet le recrutement et l'activation de la protéine de remodelage de la chromatine ALC1 qui peut induire un remodelage des nucléosomes. Il a été démontré que le remodelage des nucléosomes induit, par exemple, le silençage épigénétique du gène de réparation de l'ADN MLH1. Les produits chimiques nocifs pour l'ADN, comme le benzène, l'hydroquinone, le styrène, le tétrachlorure de carbone et le trichloréthylène, provoquent une hypométhylation considérable de l'ADN, parfois par le biais du déclenchement de voies de stress oxydatif.

Les aliments sont connus pour modifier l'épigénétique des rats soumis à différents régimes. Certains composants alimentaires augmentent épigénétiquement la quantité d'enzymes de réparation de l'ADN, comme MGMT et MLH1 et p53. D'autres composants alimentaires, comme les isoflavones de soja, peuvent réduire les dommages à l'ADN. Dans un test, les indicateurs de stress oxydatif, tels que les nucléotides modifiés qui peuvent résulter d'une lésion de l'ADN, ont été réduits par un régime alimentaire de trois semaines complété par du soja. Une diminution des lésions oxydatives de l'ADN a également été détectée 2 heures après la consommation d'un extrait de marc de myrtille (Vaccinium myrtillius L.) riche en anthocyanine.

Techniques utilisées pour étudier l'épigénétique

Les travaux sur l'épigénétique utilisent une grande variété de méthodes de biologie moléculaire pour mieux expliquer les processus épigénétiques, notamment l'immunoprécipitation de la chromatine (ainsi que ses versions à grande échelle ChIP-on-chip et ChIP-Seq), l'hybridation fluorescente in situ, les enzymes de restriction sensibles à la méthylation, la reconnaissance de l'ADN adénine méthyltransférase (DamID) et le séquençage au bisulfite. En fait, l'application de la bioinformatique a un rôle à jouer dans l'épigénétique statistique.

Mécanismes Certaines formes de mécanismes d'héritage épigénétique peuvent avoir une fonction à jouer dans ce qui est désormais reconnu comme la mémoire cellulaire, mais notez que tous ne sont pas largement reconnus comme des exemples d'épigénétique.

Modifications covalentes Les variations covalentes de l'ADN (par exemple, méthylation et hydroxyméthylation de la cytosine) ou des protéines histones (par exemple, acétylation de la lysine, méthylation de la lysine et de l'arginine, phosphorylation de la sérine et de la thréonine, ubiquitination et sumoylation de la lysine) jouent un rôle clé dans certaines formes d'hérédité épigénétique. Le terme "épigénétique" est souvent utilisé comme synonyme de ces processus. Néanmoins, cela pourrait être trompeur. Le remodelage de la chromatine n'est pas nécessairement héréditaire, de sorte que tout héritage épigénétique n'inclut pas le remodelage de la chromatine. En 2019, une autre altération de la lysine est apparue dans la littérature scientifique mettant en relation le changement épigénétique et le métabolisme cellulaire, à savoir Lactylation L'ADN est apparié aux protéines histones pour former la chromatine.

Le phénotype d'une cellule ou d'une personne étant influencé par la transcription de ses gènes, les états de transcription hérités peuvent donner lieu à des effets épigénétiques. Il existe de nombreux niveaux de contrôle de l'expression des gènes. L'une des façons de contrôler les gènes est le remodelage de la chromatine. La chromatine est un complexe d'ADN et de protéines histones dans lequel il est lié. Si la façon dont l'ADN est enroulé autour des histones se modifie, l'expression des gènes se modifiera également. Le remodelage de la chromatine se fait par deux mécanismes principaux : le premier est l'altération post-traductionnelle des acides aminés qui composent les protéines histones. Les protéines histones sont constituées d'une longue séquence d'acides aminés. Lorsque les acides aminés de la chaîne sont modifiés, la structure de l'histone peut être affectée. Pendant la réplication, l'ADN n'est pas entièrement déroulé. Il est également probable que les histones modifiées puissent être ajoutées à chaque nouvelle copie de l'ADN. À partir de là, ces histones serviront de modèles, déclenchant la formation de nouvelles histones autour d'elles d'une manière différente. En modifiant la structure des histones qui les entourent, ces histones modifiées garantiront le maintien du système de transcription spécifique à la lignée pendant la séparation des cellules.

La deuxième approche consiste à fixer des groupes méthyles à l'ADN, souvent au niveau des CpG, pour transformer la cytosine en 5-méthylcytosine. La 5-méthylcytosine a une influence comparable à celle de la cytosine normale, associée à la guanine dans l'ADN double brin. Cependant, certaines parties du génome sont plus méthylées que d'autres, et les régions fortement méthylées semblent être moins impliquées sur le plan transcriptionnel par un processus qui n'est pas bien compris. La méthylation de la cytosine peut souvent se poursuivre de la lignée germinale d'un parent au zygote, ce qui suggère que le chromosome est transmis par l'un ou l'autre parent (empreinte génétique).

Les mécanismes de l'héritabilité de l'état des histones ne sont pas entièrement compris ; en revanche, on connaît bien le mécanisme de l'héritabilité de l'état de méthylation de l'ADN pendant la division et la différenciation cellulaires. L'héritabilité du processus de méthylation repose sur d'autres enzymes (comme la DNMT1) qui ont une plus grande affinité pour la 5-méthylcytosine que pour la cytosine. Lorsque cette enzyme pénètre dans une partie hémiméthylée de l'ADN (où la 5-méthylcytosine se trouve dans un seul des deux brins d'ADN), elle peut méthyler l'autre composant.