L’épigénétique établit-elle un lien entre le comportement et l’hérédité ?

On pro­jette beau­coup d’espoir dans ce domaine de la géné­tique. Voi­là la science qui pour­rait éta­blir le lien entre le social et la bio­lo­gie, le com­por­te­ment et l’hérédité ? Si l’épigénétique est une dis­ci­pline enthou­sias­mante, elle impose aus­si la prudence.

Bien que l’épigénétique soit une science en vogue, le mot n’est pas nou­veau. En 1942, Conrad Wad­ding­ton le pro­pose pour décrire la science des rela­tions entre géno­type et phé­no­type, c’est-à-dire entre la séquence des gènes et la manière dont ils s’expriment dans l’organisme. Pour le scien­ti­fique et phi­lo­sophe bri­tan­nique, ce concept concerne avant tout le déve­lop­pe­ment embryon­naire. La pour­suite de ses tra­vaux va ouvrir grand le champ de cette science. 

L’é­pi­gé­né­tique est désor­mais défi­nie comme la trans­mis­sion de carac­tères stables et héri­tables qui n’impliquent pas de chan­ge­ments de la séquence ADN. Elle regroupe tous les sys­tèmes de régu­la­tion de l’expression des gènes. 

Deux méca­nismes molé­cu­laires de l’épigénétique sou­tiennent le pro­ces­sus : les marques ; les modi­fi­ca­tions chi­miques de l’ADN qui éti­quettent les gènes comme actifs ou inac­tifs ; et l’organisation du génome, c’est-à-dire la manière dont le brin d’ADN s’enroule sur lui-même afin de per­mettre à la machi­ne­rie qui lit la séquence d’y accé­der ou non. 

Pour com­prendre le phé­no­mène, on peut étu­dier deux sou­ris issues de la même lignée : l’une est brune, l’autre est jaune. Mais cette dif­fé­rence n’est pas due à une dif­fé­rence de séquence au sein d’un gène mais à la méthy­la­tion de celui-ci. Lorsque le gène agou­ti n’est pas ou peu méthy­lé dans les méla­no­cytes (des cel­lules de la peau), il est expri­mé et les sou­ris sont jaunes. Si le gène agou­ti est méthy­lé, il est consi­dé­ré comme éteint par la machi­ne­rie molé­cu­laire, ne sera pas expri­mé et les sou­ris seront brunes. Encore plus fort : lorsqu’on sup­plé­mente les sou­ris ges­tantes avec de l’acide folique, la pro­por­tion de sou­ris jaunes dans les por­tées est réduite. On sait aujourd’hui que l’acide folique est essen­tiel pour la syn­thèse d’une molé­cule don­neuse de méthy­la­tion. L’épigénétique est ain­si influen­cée par des voies méta­bo­liques et donc peut réagir à des signaux externes, comme un chan­ge­ment par­ti­cu­lier de régime alimentaire. 

Le méta­bo­lisme influence aus­si l’organisation du génome via les his­tones. Ces der­nières sont des pro­téines asso­ciées à l’ADN qui orga­nisent l’enroulement du brin. Elles com­pactent 10 000 fois la molé­cule d’ADN et auto­risent son confi­ne­ment dans le noyau de la cel­lule. Elles régulent éga­le­ment l’expression du génome : les régions empa­que­tées ne peuvent pas être lues et les gènes concer­nés sont consi­dé­rés comme éteints. Pour se lier à l’ADN, char­gé néga­ti­ve­ment, les his­tones sont char­gées posi­ti­ve­ment. Une modi­fi­ca­tion chi­mique – l’acétylation – modi­fie leur charge glo­bale et réduit leur affi­ni­té avec l’ADN. Une molé­cule pro­duite par la dégra­da­tion des sucres et des lipides est néces­saire à cette réac­tion, éta­blis­sant un autre lien molé­cu­laire entre le méta­bo­lisme et l’expression des gènes. 

Suf­fit-il alors de modi­fier son régime ali­men­taire pour chan­ger le pro­fil d’expression de son génome ? Non, pour la plu­part des gens, les effets de tels chan­ge­ments sont mineurs sur la régu­la­tion des gènes. Mais l’embryon est par­ti­cu­liè­re­ment sen­sible aux chan­ge­ments épi­gé­né­tiques et un signal méta­bo­lique peut avoir des effets notables au cours du développement.

Des expé­riences chez les sou­ris ges­tantes montrent que des fac­teurs envi­ron­ne­men­taux, comme le stress, l’exposition aux com­po­sés toxiques ou un régime ali­men­taire peuvent impac­ter les marques épi­gé­né­tiques de la des­cen­dance. Est-ce aus­si le cas dans l’espèce humaine ? Il n’est pas pos­sible d’enfermer des per­sonnes afin de contrô­ler leur envi­ron­ne­ment. Des cher­cheurs ont donc pro­po­sé d’étudier l’impact dans une popu­la­tion d’un stress majeur. En retrou­vant des per­sonnes ayant vécu la grande famine sur­ve­nue en 1944 aux Pays Bas, des cher­cheurs de l’Université de Lei­den ont iden­ti­fié une méthy­la­tion par­ti­cu­lière chez leurs enfants. Cer­tains ont alors pen­sé déte­nir la preuve de l’hérédité épi­gé­né­tique humaine. Mais, cette obser­va­tion ne consti­tue pas un lien de cau­sa­li­té et la démons­tra­tion d’un méca­nisme de pas­sage trans­gé­né­ra­tion­nel des marques fait encore défaut chez l’humain. En effet, les marques épi­gé­né­tiques sont repro­gram­mées pen­dant la matu­ra­tion des gamètes. Elles ne semblent donc pas être trans­mis­sibles à la descendance. 

Une autre idée faus­se­ment consi­dé­rée comme démon­trée est le lien entre bio­lo­gie et com­por­te­ment. Dans ce champ, les cher­cheurs étu­dient volon­tiers les vrais jumeaux. Voi­ci deux indi­vi­dus au génome iden­tique ou presque, pour les­quels on attri­bue sou­vent les dif­fé­rences obser­vées au fil de l’âge à l’influence de l’environnement, du mode de vie et de l’expérience au sens large. Un modèle par­fait pour l’épigénétique ? Non. Il est dif­fi­cile de dis­tin­guer les faits bio­lo­giques des com­por­te­ments. Par exemple, si un enfant a souf­fert d’abus dans son enfance et que ses des­cen­dants en sont aus­si vic­times. Est-ce un méca­nisme molé­cu­laire ou cultu­rel qu’il faut évo­quer ? Des dis­ci­plines à la fron­tière entre les sciences sociales et la bio­lo­gie s’emparent de ces ques­tions, en tirant par­fois des conclu­sions hâtives. 

Enfin, l’engouement autour ce champ de recherche s’explique par le carac­tère réver­sible des marques épi­gé­né­tiques. Alors que les thé­ra­pies géniques se heurtent aux dif­fi­cul­tés de modi­fier le génome, l’idée que des trai­te­ments, dits épi­drogues, puissent modi­fier un phé­no­type patho­lo­gique en agis­sant sur les marques épi­gé­né­tiques séduit. C’est par­ti­cu­liè­re­ment visible pour le can­cer, où l’association de chan­ge­ments géné­tiques et épi­gé­né­tiques modi­fie l’identité de la cel­lule et sous-tend le com­por­te­ment tumoral. 

Des socié­tés phar­ma­ceu­tiques déve­loppent ain­si des inhi­bi­teurs afin de modi­fier les marques épi­gé­né­tiques. Mais il est dif­fi­cile de cibler les marques res­pon­sables des phé­no­mènes patho­lo­giques sans alté­rer les marques saines. Patho­lo­giques ou non, elles sont de même nature chi­mique. Des tech­niques de bio­lo­gie molé­cu­laire tentent de résoudre cette ques­tion sans avoir encore éta­bli de preuves cliniques. 

Toutes ces ques­tions montrent la vita­li­té de la recherche en épi­gé­né­tique. Elles des­sinent aus­si une évo­lu­tion de la pos­ture bio­lo­gique, où la plas­ti­ci­té rem­place une cer­taine idée du déter­mi­nisme. On peut alors envi­sa­ger les chan­ge­ments avec opti­misme, en étu­diant com­ment l’éducation et les évo­lu­tions de com­por­te­ments peuvent impac­ter posi­ti­ve­ment l’avenir des individus.