Quand nous pensons aux gènes – c’est-à-dire aux unités d’héritage qui jouent un rôle important dans la détermination de nos caractéristiques individuelles – beaucoup d’entre nous ont tendance à les considérer comme des unités rigides, transmises de génération en génération, immunisées contre les influences environnementales.
Bien que la séquence d’ADN dont vous héritez joue certainement un rôle important dans votre génome, en aidant à déterminer quels gènes sont exprimés et lesquels ne le sont pas, ce n’est pas le seul facteur qui influence le comportement de vos gènes.
Au lieu de cela, les chercheurs en épigénétique ont découvert que de nombreux facteurs environnementaux peuvent potentiellement modifier le comportement de vos gènes, entraînant une régulation à la hausse ou à la baisse dépendante du stimulus de l’expression de certains gènes.
Quels facteurs exogènes peuvent réellement influencer de tels changements et quelles peuvent en être les conséquences finales? Eh bien, avant de plonger dans ce terrier de lapin, discutons d’abord plus en détail de ce qu’est l’épigénétique et de son fonctionnement.
Qu’est-ce que l’épigénétique?
Dans le domaine de la biologie, l’épigénétique implique l’étude des changements héréditaires dans l’expression génique qui se produisent en l’absence de tels changements survenant dans la séquence d’ADN d’une personne.
En termes simples, les changements épigénétiques causés par des facteurs environnementaux peuvent en fait activer ou désactiver différents gènes. Bien que vous soyez né avec une séquence d’ADN spécifique qui affecte le comportement de vos gènes, des facteurs externes peuvent en fait changer leur comportement, entraînant des changements potentiels qui peuvent être transmis d’une génération cellulaire à l’autre.
La recherche montre que les changements épigénétiques dans l’expression des gènes se produisent selon un processus en trois étapes. Dans un premier temps, quelque chose dans votre environnement déclenchera un changement dans votre ADN.
Dans la deuxième étape, un interrupteur allumé lance un processus dans lequel de nouvelles protéines ou messagers sont envoyés. Enfin, à mesure que l’exposition environnementale se poursuit, le commutateur apprend à rester activé, aidant à maintenir les changements épigénétiques qui se sont produits.
Les chercheurs se sont intéressés à identifier les divers mécanismes par lesquels les changements épigénétiques se sont produits au fil du temps, et à ce jour, il semble y avoir au moins trois façons différentes par lesquelles les facteurs exogènes peuvent potentialiser les changements: méthylation de l’ADN, modification expression d’histones et de microARN.
1. Méthylation de l’ADN
Une des façons dont les chercheurs ont découvert que des changements épigénétiques peuvent se produire est la méthylation de l’ADN, qui fait référence au processus physiologique par lequel un groupe méthyle est ajouté à un brin d’ADN spécifique.
La modification de la structure d’un brin d’ADN particulier par méthylation peut finalement modifier le comportement du gène associé, supprimant souvent le processus de transcription, désactivant ainsi le gène.
2. Modifications de l’histone
Une autre façon d’apparaître des changements épigénétiques est la modification des histones. Les histones sont des protéines qui jouent un rôle architectural important dans la chromatine, un assemblage moléculaire complexe dans un chromosome qui agit comme une bobine autour de laquelle l’ADN est enveloppé. (5)
Lorsque les histones sont modifiées, cela peut changer la structure et l’emplacement de la chromatine, modifiant potentiellement la transcription d’un gène particulier. Les modifications de l’histone peuvent activer ou désactiver un gène, selon la façon dont la chromatine change. – Dans les cas où la chromatine d’une cellule particulière se condense, elle devient inactive et la transcription est désactivée, tandis que l’expansion de la chromatine précédemment condensée peut activer la transcription.
3. Expression de micro-ARN
Le microARN (miARN) est un type d’acide ribonucléique (ARN) non codant qui passe par le processus de transcription de l’ADN mais n’est finalement pas traduit en protéines.
En ce qui concerne l’épigénétique, la recherche montre que des facteurs exogènes peuvent amener les microARN à interférer avec les fonctions normales de l’ARN messager – le type d’ARN qui transporte l’information génétique de l’ADN au ribosome – entraînant une régulation négative de l’expression. quelques gènes.
Épigénétique et rôle de l’environnement
De nombreuses études ont examiné les effets de l’exposition aux produits chimiques de l’environnement. épigénétique, de nombreuses études se sont concentrées sur le lien entre les changements épigénétiques et la sensibilité aux maladies.
Des expériences in vitro impliquant des cellules humaines et animales ont montré que l’exposition à un certain nombre de métaux lourds et de polluants atmosphériques tels que l’arsenic, le chrome, le cadmium, le noir de carbone, les particules et le benzène peut entraîner des changements importants dans la fonction du génome. peut augmenter le risque d’effets indésirables sur la santé.
Inflammation et épigénétique
Il existe de nombreuses preuves que l’exposition aux toxines environnementales peut entraîner des changements significatifs dans l’activation des cellules immunitaires.
En plus d’affaiblir la réponse immunitaire, il a également été démontré que ces changements augmentaient l’expression de certains gènes pro-inflammatoires, qui à leur tour peuvent entraîner un certain nombre de maladies inflammatoires telles que le cancer, le syndrome métabolique, le diabète et l’arthrite ainsi que la maladie. poumons et cœur.
Un certain nombre d’études en épigénétique et en cancer, par exemple, ont démontré le rôle de la modification des histones dans la croissance tumorale associée au cancer. Plus précisément, il a été montré que les modifications des histones H3 et H4, qui peuvent être causées par une exposition à l’environnement, désactivent certains gènes qui ont la capacité de supprimer la tumeur. (12)
Il existe également des preuves que les miARN peuvent jouer un rôle important dans la suppression des tumeurs, certaines études montrant une relation entre les changements épigénétiques et la suppression de l’activité du sous-groupe des miARN dans les tumeurs.
Épigénétique et obésité
D’autres études montrent que l’exposition environnementale – en particulier celles qui surviennent à un âge précoce – peut entraîner des modifications de l’épigénome qui persistent tout au long de la vie et augmentent le risque d’obésité.
Cependant, par rapport à la recherche sur l’épigénétique et le cancer, les voies spécifiques des influences environnementales sur l’obésité sont moins claires. Cela dit, les chercheurs ont observé que certains changements induits par l’environnement dans l’expression des gènes peuvent entraîner des changements dans des choses comme l’appétit, la satiété et le métabolisme, ce qui peut à son tour rendre difficile le maintien d’un poids santé, surtout en vieillissant. (15)
Améliorer votre épigénétique grâce à des changements de style de vie
Alors que les changements épigénétiques induits par l’environnement peuvent entraîner une gamme d’effets négatifs sur la santé tels que le cancer et l’obésité, de plus en plus de recherches commencent également à suggérer que vous pouvez inverser les changements épigénétiques indésirables grâce à des interventions sur le mode de vie.
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En d’autres termes, si les facteurs environnementaux peuvent affecter négativement la fonction de votre épigénome, vous pouvez également changer votre épigénétique pour le mieux simplement en modifiant votre style de vie.
Nutrition et changements épigénétiques
Les nutripigénomistes continuent d’étudier la relation entre la nutrition et la modification épigénétique, et aujourd’hui, il existe de nombreuses preuves que vous pouvez modifier certains des changements génétiques indésirables avec les aliments que vous consommez dans votre alimentation. régime. (16)
Plus précisément, de nombreux essais montrent que l’exposition à certains signaux alimentaires peut entraîner des changements positifs dans l’expression des gènes, ce qui à son tour peut aider à améliorer votre santé globale et à réduire le risque de maladies telles que le cancer et le syndrome métabolique.
Par exemple, une étude de 2010 publiée dans le European Journal of Pharmacology a finalement révélé que l’exposition aux polyphénols, tels que ceux trouvés dans le thé vert (EGCG), les raisins (resvératrol) et le soja (génistéine), a aidé changer le silence de la tumeur. gènes suppresseurs qui réduisent le risque global de croissance cellulaire incontrôlée (cancer). (18)
D’autres études ont montré que certaines substances présentes dans les pommes – et en particulier l’extrait de pomme – peuvent également aider à modifier positivement l’épigénome. Ces résultats suggèrent que les substances dérivées de la pomme telles que les catéchines, les épicatéchines, l’acide chlorogénique et la quercétine peuvent aider à augmenter la production de leptine en modifiant la méthylation dans des régions spécifiques de l’ADN (sites CpG).
L’augmentation de la production de leptine, à son tour, aide à prévenir la prise de poids et à améliorer plusieurs marqueurs du syndrome métabolique, notamment la résistance à l’insuline et l’hyperglycémie. Dans l’étude susmentionnée, les chercheurs ont finalement découvert qu’une supplémentation régulière en extrait de pomme aidait à réduire considérablement l’incidence de l’obésité liée à l’alimentation.
L’importance des micronutriments
Il a également été démontré que certaines vitamines et certains minéraux affectent l’expression des gènes et qu’une carence peut perturber le fonctionnement normal de votre génome. Les preuves suggèrent qu’un manque de nutriments tels que les vitamines B, la vitamine D et le fer, pour n’en nommer que quelques-uns, peut entraîner une gamme d’effets négatifs sur la santé.
Plus spécifiquement, la recherche suggère que la supplémentation en micronutriments, en particulier en cas de carence, peut aider à réguler l’expression des gènes au stade post-transcriptionnel grâce à des effets positifs sur l’expression des miARN – encore une fois, les microARN peuvent parfois interférer avec l’ARN messager, ce qui entraîne à la suppression d’un gène spécifique. (23)
Changements épigénétiques et exercice
En plus de votre alimentation, la science suggère que l’exercice régulier peut également aider à induire des changements épigénétiques positifs. Par exemple, des études montrent que les personnes ayant des antécédents familiaux de diabète de type 2, en moyenne, ont une capacité aérobique maximale (Vo2max) significativement plus faible que les personnes sans antécédents familiaux, même lorsque les deux personnes ont le même niveau d’activité physique.
Cependant, en plus des réductions significatives des mesures telles que le tour de taille, le poids corporel et l’IMC en raison des changements épigénétiques induits par l’exercice, des études ont également montré que les personnes ayant des antécédents familiaux de diabète de type 2 peuvent également améliorer leur V o2max également par épigénétique.
Par exemple, une étude de 2012 publiée par l’American Diabetes Association a finalement révélé qu’après un programme d’exercice de 6 mois, les personnes ayant des antécédents familiaux de diabète de type 2 ont non seulement subi une perte de poids significative ainsi que plusieurs marqueurs métaboliques. syndrome, mais ils ont également constaté des améliorations significatives de leur V o2max.
En fin de compte, les chercheurs associent ces améliorations de la capacité aérobie à un changement positif de la méthylation de l’ADN dans le gène NDUFC2, qui joue un rôle important dans la fonction respiratoire.
Achèvement
L’épigénétique fait référence au concept de base selon lequel certains facteurs environnementaux peuvent influencer le comportement de vos gènes sans affecter aucun changement dans votre séquence d’ADN.
Les recherches montrent que l’exposition à plusieurs produits chimiques et métaux lourds peut altérer votre épigénome, modifier l’expression de vos gènes et augmenter votre risque de contracter un certain nombre de maladies, notamment le cancer et l’obésité.
Bien que les facteurs environnementaux puissent empirer votre génétique, de plus en plus de preuves suggèrent que vous pouvez modifier certains changements épigénétiques dans votre mode de vie. En particulier, des données récentes ont montré que des changements dans le régime alimentaire et la forme physique peuvent aider à améliorer la fonction de l’épigénome.