Epigénétique

Biologie cellulaire
Frederic Labaune
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Epigénétique

Messagepar Frederic Labaune » 28 oct. 2008, 19:02

Bonjour.

Depuis quelques temps et quelques lectures il me semble que le dogme central de la biologie cellulaire (le tout génétique, le gène égoïste) vacille.
En effet, des observations semblent montrer que l'environnement tient une part importante dans l'expression de ces gènes - cette épigénétique ne va-t-elle pas bousculer nos modes de pensée ? n'allons nous pas connaitre une révolution dans notre approche de la biologie cellulaire ? (et au niveau des enseignants, se retrouver avec la même révolution que la tectonique des plaques par exemple...)
Si nous pouvions avoir un petit aperçu de ce qui se dit dans le supérieur à ce propos...

Un grand merci pour votre participation régulière et les interventions toujours de grande qualité.
Fred SVT inside

-YB-
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Re: Epigénétique

Messagepar -YB- » 04 nov. 2008, 00:42

Bonsoir,

Et puisque nous parlons de dogme... redde Caesari et rendons donc aux premiers biologistes moléculaires leurs illusions : le dogme est une idée de Watson & Crick...
A l'usage, la biologie se plaît à démentir les dogmes, et se plie plus à la 'pataphysique qu'aux lois (au sens physique) : elle a un petit goût anarchique qui la déconsidère souvent auprès des sciences dites "dures" (mais demandez donc à un vrai mathématicien s'il est scientifique au sens de Popper... ;)).

L'épigénétique est effectivement à la mode. Elle résulte en fait d'un changement d'échelle. Pour l'illustrer, prenez simplement le sens de l'expression in vivo...
Pour un moléculariste, in vivo c'est dans une cellule, par exemple dans une cellule en culture... Un plasmide transfecté dans une cellule en culture est donc un système d'expression d'un gène in vivo pour un biologiste moléculaire.
Mais pour un biologiste cellulaire, in vivo c'est dans un organisme : une cellule en culture est un modèle in vitro ! Un gène transfecté dans une cellule en culture s'exprime donc in vitro... et la réalité de l'organisme (l' in vivo cellulaire) est notablement plus complexe.

L'épigénétique revient en fait à considérer non l'ADN "nu", mais l'ADN dans son contexte réel (il y a en masse à peu près autant d'histone que d'ADN dans un noyau...), autrement dit on tente de comprendre comme les systèmes d'expression fonctionnent dans un ballet moléculaire dense et chaotique impliquant des interactions déjà présentes. Les principales voies explorées concernent surtout des modifications de l'activité génique transmissibles au cours des mitoses (voire de la meïose) mais qui ne s'expliquent pas par une modification de la séquence de l'ADN : elles sont reliées à l'état de méthylation de l'ADN ou à la structure de la chromatine, états apparemment transmissibles, voire reprogrammables. L'exploitation particulière qu'une cellule fait des petits ARN interférents est aussi une voie de contrôle épigénétique de l'expression de son génome.

Les modèles molécularistes ont permis de déchiffrer le fonctionnement de base des systèmes biologiques. Pour cela, il a fallut caricaturer la réalité : surexpression, expression conditionnelle..., le tout dans des modèles contrôlés. Mais un modèle bien construit ne vous donne (ou non) QUE la réponse que vous cherchez, et exclut par sa construction toute les capacités de régulation des systèmes biologiques.
Les systèmes biologiques "sauvages" sont bien plus résistants et bien plus complexes que les modèles... Et en biologie, le tout est en général plus complexe que la somme des parties. L'épigénétique est une façon d'aborder ce fonctionnement global. Il ne s'agit donc pas d'une remise en cause du rôle fondamental de l'information génétique portée par l'ADN, mais de la reconnaissance de la complexité de son expression au sein des systèmes vivants.

Considérer l'épigénétique est un passage obligé de la compréhension du fonctionnement du monde vivant, plus difficile d'accès car sans doute moins prévisible que les interactions simples que l'on peut décrire entre molécules isolées. L'épigénétique reste pour l'instant très mécanistique, locale. Difficile de prévoir comment elle évoluera... Bien, vraisemblablement, si elle sait ne pas oublier qu'elle ne sera sans aucun doute pas (ce qu'a cru un moment la biologie moléculaire et ses "dogmes") la description ultime de la réalité...


Pour un aperçu relativement récent ( et pour une fois en français ! :mrgreen: ) de certains aspects de l'épigénétique, un numéro thématique de M/S (2005) est accessible. Voir en particulier les articles de M. Morange

Pour les amateurs de casse-tête et de (très) belle démonstration, voir ce superbe papier 8-)
Les auteurs ont imaginé un système de gène rapporteur qui leur permet d'identifier individuellement les ARNm issus de ce gène exprimé après intégration dans le génome de cellules en culture. Ils montrent que dans une même lignée de cellule (donc avec un fond génétique à priori identique), il existe des variations très importantes d'expression d'une cellule à l'autre, que l'on ne peut pas relier à la présence d'activateurs transcriptionnels... puisque deux gènes (sous contrôle d'un même promoteur) introduits dans la même cellule montrent des activations indépendantes, et qui semblent totalement aléatoires (Random bursting). Par contre, si les deux gènes sont intégrés très proches l'un de l'autre dans le génome, leur expression est commune... ce que les auteurs lient à l'état local de la chromatine. Cerise sur le gâteau, ils montrent enfin que cette expression aléatoire concerne aussi des gènes endogènes aussi importants que la RNApolymérase II, par exemple...
Accessoirement, cela signifie que la cellule (tout au moins dans un modèle in vitro, soyons biologiste cellulaire ;)) modifie aléatoirement l'état épigénétique de son génome... ce qui laisse perplexe quant aux voies qui permettent une expression "régulée" assurant sa survie !
Même l'épigénétique n'est pas tout... :D


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