L’ensemble le plus important d’instructions génétiques que nous recevons tous provient de notre ADN, transmis de génération en génération. Mais l’environnement dans lequel nous vivons peut également apporter des modifications génétiques.
L’année dernière, des chercheurs ont découvert que ce type de modifications génétiques environnementales pouvait être transmis pendant 14 générations chez un animal – la plus grande période jamais observée chez une créature, en l’occurrence une dynastie de nématodes (vers ronds) C. elegans.
Pour étudier combien de temps l’environnement peut laisser une marque sur l’expression génétique, une équipe dirigée par des scientifiques de l’Organisation européenne de biologie moléculaire (EMBO) en Espagne a pris des vers nématodes génétiquement modifiés qui portent un transgène pour une protéine fluorescente. Lorsqu’il est activé, ce gène fait briller les vers sous la lumière ultraviolette.
Ensuite, ils ont changé les choses pour les nématodes en modifiant la température de leurs récipients. Lorsque l’équipe a conservé les nématodes à 20° Celsius (68° F), elle a mesuré une faible activité du transgène, ce qui signifie que les vers ne brillaient pratiquement pas.
Mais en déplaçant les vers dans un climat plus chaud de 25° C (77° F), ils se sont soudainement illuminés comme de petits arbres de Noël, ce qui signifie que le gène de fluorescence était devenu beaucoup plus actif.
Leurs vacances tropicales n’ont cependant pas duré longtemps. Les vers ont été replacés à des températures plus fraîches pour voir ce qu’il adviendrait de l’activité du gène de la fluorescence.
Étonnamment, ils ont continué à briller, ce qui suggère qu’ils conservaient une “mémoire environnementale” du climat plus chaud – et que le transgène était toujours très actif.
De plus, cette mémoire a été transmise à leur progéniture pendant sept générations brillantes, dont aucune n’avait connu les températures plus chaudes. Les bébés vers ont hérité de ce changement épigénétique à travers les œufs et le sperme.
L’équipe a poussé les résultats encore plus loin : lorsqu’elle a maintenu cinq générations de nématodes à 25° C (77° F) et qu’elle a banni leur progéniture vers des températures plus froides, les vers ont continué à avoir une activité transgénique plus élevée pendant une période sans précédent de 14 générations.
C’est la durée la plus longue jamais observée par les scientifiques pour la transmission d’un changement génétique induit par l’environnement. Habituellement, les changements environnementaux de l’expression génétique ne durent que quelques générations.
“Nous ne savons pas exactement pourquoi cela se produit, mais il pourrait s’agir d’une forme de planification biologique prospective”, a déclaré l’un des membres de l’équipe, Adam Klosin, de l’EMBO et de l’université Pompeu Fabra, en Espagne.
“Les vers ont une durée de vie très courte, ils transmettent peut-être des souvenirs de conditions passées pour aider leurs descendants à prévoir ce que sera leur environnement à l’avenir”, ajoute la co-chercheuse Tanya Vavouri, de l’Institut de recherche sur la leucémie Josep Carreras, en Espagne.
Ce n’est pas pour rien que les scientifiques se tournent vers C. elegans comme organisme modèle : après tout, ces 14 générations ne prennent qu’une cinquantaine de jours pour se développer, mais elles peuvent néanmoins nous donner des indices importants sur la façon dont les changements génétiques environnementaux sont transmis à d’autres animaux, y compris les humains.
Il existe de nombreux exemples de ce phénomène chez les vers et les souris, mais l’étude de l’héritage épigénétique environnemental chez l’homme est un sujet très débattu, et il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas.
“Les effets hérités chez l’homme sont difficiles à mesurer en raison de la longueur des générations et de la difficulté à tenir des registres précis”, indique une récente étude sur l’héritage épigénétique.
Mais certaines recherches suggèrent que des événements de notre vie peuvent effectivement affecter le développement de nos enfants et peut-être même de nos petits-enfants – tout cela sans modifier l’ADN.
Par exemple, des études ont montré que les enfants et les petits-enfants de femmes ayant survécu à la famine néerlandaise de 1944-45 présentaient une intolérance accrue au glucose à l’âge adulte.
D’autres chercheurs ont constaté que les descendants des survivants de l’Holocauste avaient des niveaux plus faibles de l’hormone cortisol, qui aide l’organisme à rebondir après un traumatisme.
L’étude de 2017 sur les nématodes est une étape importante vers une meilleure compréhension de notre propre héritage épigénétique, notamment parce qu’elle démontre de manière remarquable à quel point ces effets intergénérationnels peuvent être durables.
Les résultats ont été publiés dans Science.
Une version de cet article a été publiée pour la première fois en avril 2017.