Épigénétique
Mécanismes épigénétiques
Le domaine de l'épigénétique revêt aujourd'hui un intérêt particulier pour les scientifiques qui travaillent dans la recherche sur le cancer, les maladies neurodégénératives et les addictions. Les mécanismes épigénétiques impliquent l'activation ou la répression temporaire de l'expression de certains gènes. Il est intéressant de noter que ces changements peuvent être transmis d'une génération à l'autre, bien qu'ils ne modifient pas irréversiblement la séquence d'ADN. Les trois principaux mécanismes épigénétiques sont la méthylation de l'ADN, la modification des histones et la régulation par l'ARN.
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Méthylation de l'ADN
La méthylation de l'ADN est le mécanisme épigénétique le plus connu. Elle fait généralement intervenir une méthyltransférase, enzyme qui catalyse l'ajout d'un groupement méthyle sur la cinquième position de la cytosine (C5). Cette réaction se produit principalement au niveau des dinucléotides cytosine-phosphate-guanine (CpG). Toutefois, une méthylation en dehors des sites CpG est également possible. Une analyse de la méthylation de l'ADN est souvent réalisée pour mieux comprendre l'expression des gènes. Par exemple, la méthylation peut être quantifiée par digestion de l'ADN puis analyse par HPLC ou spectrométrie de masse, ou par conversion au bisulfite de sodium suivie d'un séquençage et d'une analyse par PCR.
Modification des histones
La modification des histones constitue un autre mécanisme épigénétique classique. Les histones peuvent être modifiées de diverses manières : par acétylation, par méthylation, par phosphorylation ainsi que par d'autres mécanismes qui altèrent l'expression génique. Les histones sont des protéines qui, avec l'ADN, forment des nucléosomes. Des chapelets de nucléosomes créent la chromatine qui constitue les chromosomes. En général, les modifications des histones se produisent au niveau de leur queue N-terminale, riche en acides aminés lysine et arginine. Ce mécanisme épigénétique est notamment étudié par des tests d'immunoprécipitation de la chromatine (ChIP pour "Chromatin Immunoprecipitation").
Régulation par l'ARN
La régulation par l'ARN est moins bien connue que les autres mécanismes épigénétiques. La voie de signalisation de l'ARN pourrait jouer un rôle en épigénétique en régulant la structure de la chromatine. Des chercheurs étudient la façon dont l'ARNm, et en particulier l'ARN non codant comme les longs ARN non codants et les micro-ARN, régule l'expression des gènes. On notera enfin que l'isolement de la chromatine par purification d'ARN (ChIRP pour "Chromatin Isolation by RNA Purification") et l'immunoprécipitation d'ARN (RIP pour "RNA Immunoprecipitation") peuvent permettre d'élucider les liens entre chromatine et ARN, ainsi que le rôle joué par l'ARN dans l'épigénétique.
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