Currently in French only. L'épigénétique est un domaine en plein essor et fort prometteur en biologie moléculaire. Les phénomènes qui se produisent dans l'environnement cellulaire du gène pourraient cacher des mécanismes jouant des rôles fondamentaux dans l'évolution des espèces. Cela semble notamment le cas de la méthylation de l'ADN.
Bernard Angers, professeur au Département de sciences biologiques de l'Université de Montréal, poursuit depuis plusieurs années un programme de recherche sur le processus de méthylation, et les travaux de l'une de ses doctorantes, Rachel Massicotte, viennent de montrer que l'environnement naturel peut influer sur cette réaction moléculaire.
Il y a méthylation de l'ADN lorsqu'un groupe méthyle prend la place d'un atome d'hydrogène sur une cytosine adjacente à une guanine, deux des quatre bases de l'ADN. Plus la région promotrice d'un gène est méthylée, moins l'expression du gène sera forte. Dans certains cas, l'ajout d'un seul groupe méthyle inhibera totalement le gène.
«Il s'agit d'un processus naturel et normal de la régulation de l'expression des gènes; tout ce qui vit fait de la méthylation, mentionne Bernard Angers. Le processus ne modifie pas la fonction du gène mais seulement son niveau d'expression.» Son effet est toutefois si marqué que le chercheur parle de la cytosine méthylée comme d'une «cinquième base de l'ADN»!
Fertilité et cancer
Divers travaux ont déjà révélé que la méthylation pouvait être modifiée par l'alimentation. Chez la «souris agouti», une lignée porteuse d'une mutation sur le gène agouti la prédisposant à l'obésité, les souriceaux seront moins enclins à devenir obèses si la mère a reçu une nourriture riche en groupes méthyle durant la gestation.
En 2008, des chercheurs ont démontré que c'est l'interruption de la méthylation qui, chez les abeilles, produit une reine fertile. Cette interruption est causée par la gelée royale dont les ouvrières nourrissent la larve qui deviendra leur reine. «Chez les insectes sociaux, la méthylation peut donc aller jusqu'à déterminer la fertilité ou l'infertilité», souligne le professeur.
Chez les humains, la méthylation est en cause dans l'inhibition de gènes qui limitent la prolifération des cellules; l'hyperméthylation de ces gènes risque donc de provoquer des cancers.
Le programme de recherche de Bernard Angers porte pour sa part sur un cyprinidé hybride, un poisson abondant des lacs d'Amérique du Nord. La lignée hybride n'est composée que de femelles qui sont des clones du premier individu ayant donné naissance à cette lignée. Pour se reproduire, les femelles ont besoin d'un mâle, mais son rôle se limite à déclencher la division cellulaire et il ne transmet aucun de ses gènes à l'œuf.
«L'apparition de cet hybride ne date que de quelques dizaines de milliers d'années, précise le chercheur. Le premier individu aurait dû être stérile, mais il a produit un œuf qui se divise par mitose plutôt que par méiose. L'espèce n'a pas atteint la reproduction par parthénogénèse pure.»
Tous les cyprinidés hybrides sont donc des clones génétiquement identiques. Pourtant, des différences anatomiques entre les individus sont bien visibles, que ce soit la grosseur des yeux, la position des nageoires ou la couleur. Selon Bernard Angers, ces différences pourraient être dues à la méthylation.
Environnement et sélection naturelle
C'est ce qu'a voulu vérifier Rachel Massicotte à partir d'un échantillon de cyprinidés hybrides recueillis dans sept petits lacs des Laurentides présentant des caractéristiques environnementales différentes. L'analyse montre que la méthylation diffère, entre les individus, dans 76 des 93 portions d'ADN méthylé retenues pour l'étude.
«Les poissons d'un même lac ont un profil de méthylation plus semblable et nous avons pu, à partir de ces profils, regrouper les hybrides en deux grandes catégories. Il semble donc y avoir une méthylation différente selon les environnements naturels», affirme la doctorante.
Il reste à associer ces différences de méthylation à des traits particuliers des hybrides, comme la couleur et les nageoires, ainsi qu'à des facteurs environnementaux précis comme la température des lacs ou le type de nourriture. Selon Bernard Angers, étant donné que les différences de méthylation sont très marquées, les profils sont sans doute liés à des facteurs environnementaux établis depuis très longtemps déjà .
Contrairement à ce qu'on peut lire sur certains sites anti-darwiniens, la méthylation ne réfute pas la théorie de la sélection naturelle. La méthylation augmente la diversité biologique de façon plus fréquente et rapide que le feraient des mutations génétiques, mais ses résultats sont tout aussi aléatoires et peuvent être adaptatifs ou non. Seules les modifications favorables seront retenues par la sélection. L'environnement apparait ainsi comme jouant un double rôle, accroitre la diversité et sélectionner les formes les plus viables.
Daniel Baril
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