Quelle est la différence entre les effets épigénétiques intergénérationnels et transgénérationnels ?

Les effets intergénérationnels peuvent s'expliquer par l'exposition directe de la descendance ou de sa lignée germinale (par exemple, un individu enceinte, le fœtus et les cellules germinales fœtales sont tous exposés simultanément). Un véritable héritage transgénérationnel exige que l'effet persiste chez les générations qui n'ont jamais été directement exposées, ce qui est une affirmation beaucoup plus forte et plus exigeante.

L'épigénétique environnementale signifie-t-elle que les expériences modifient notre ADN ?

Non. Les signaux environnementaux peuvent modifier les marques épigénétiques superposées à l'ADN — telles que la méthylation et l'état de la chromatine — qui régulent l'activité génique, mais ils n'altèrent pas la séquence d'ADN elle-même.

Épigénétique environnementale et transgénérationnelle

L'épigénétique environnementale et transgénérationnelle est le domaine de l'épigénétique qui étudie comment les signaux environnementaux externes et internes — nutrition, stress, substances toxiques et autres expositions — laissent des marques moléculaires héréditaires sur le génome sans en altérer la séquence d'ADN, et si et comment de telles marques peuvent persister au cours de la vie d'un individu ou être transmises à travers les divisions cellulaires et les générations. Elle relie la machinerie moléculaire classique de l'épigénétique (méthylation de l'ADN, modification des histones, ARN non codants) aux questions de développement, de risque de maladie, de vieillissement et d'hérédité.

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Definition

L'épigénétique environnementale et transgénérationnelle est l'étude des changements dans la régulation génique, sensibles à l'environnement et héréditaires par mitose (et parfois par méiose), qui se produisent sans altération de la séquence d'ADN sous-jacente, ainsi que de leurs conséquences pour le développement, les maladies et le vieillissement.

Scope

Ce domaine oriente le lecteur à travers quatre thèmes interconnectés : comment l'épigénome répond de manière plastique à l'environnement ; si les marques induites par l'environnement peuvent être héritées à travers les générations ; comment les conditions de la petite enfance et prénatales programment la santé ultérieure (le cadre des origines développementales) ; et comment le changement épigénétique cumulatif suit le vieillissement biologique. Il s'agit d'un aperçu de référence des concepts et des preuves, et non d'une directive clinique, et il distingue délibérément les mécanismes bien établis des affirmations contestées.

Sub-topics

Core questions

Comment les expositions environnementales altèrent-elles l'épigénome, et quelle est la stabilité de ces altérations ?
Les marques épigénétiques induites par l'environnement peuvent-elles être transmises à la descendance, et selon quelles normes de preuve cette affirmation est-elle valable ?
Comment les conditions prénatales et de la petite enfance programment-elles le risque de maladie à l'âge adulte ?
Comment l'épigénome évolue-t-il avec l'âge, et ces changements peuvent-ils être mesurés ?

Key concepts

Plasticité épigénétique
Méthylation de l'ADN, modification des histones et ARN non codant
Programmation développementale
Héritage transgénérationnel versus intergénérationnel
Reprogrammation épigénétique et la barrière germinale
Âge épigénétique et horloges de vieillissement
Interaction gène-environnement

Mechanisms

Le substrat moléculaire commun à ce domaine est l'épigénome : méthylation de l'ADN, modifications covalentes des histones, remodelage de la chromatine et ARN non codants qui régulent l'expression génique sans modifier la séquence (Jaenisch & Bird, 2003). Les signaux environnementaux sont transduits sur ces marques, produisant des changements de transcription dépendants du contexte (Feil & Fraga, 2012). Deux vagues de reprogrammation épigénétique à l'échelle du génome — dans la lignée germinale et l'embryon précoce — effacent normalement la plupart des marques, c'est pourquoi la véritable transmission d'une marque induite par l'environnement à travers les générations exige que cette marque échappe à la reprogrammation, ce qui représente une exigence mécanistique élevée (Cavalli & Heard, 2019).

Clinical relevance

Comprendre comment l'environnement façonne l'épigénome aide à expliquer les schémas de risque de maladie au sein des populations et l'impact à long terme des conditions de la petite enfance sur la santé adulte (Gluckman et al., 2008). Ce domaine fournit un cadre conceptuel pour l'interprétation des biomarqueurs épigénétiques et des études d'exposition ; il décrit les mécanismes et les preuves et ne constitue pas une base pour le diagnostic ou le traitement individuel.

Epidemiology

Les effets épigénétiques environnementaux sont étudiés dans les domaines de la nutrition, de la famine et du stress prénatals, des perturbateurs endocriniens, du tabagisme et de la pollution atmosphérique, les preuves humaines étant largement tirées d'études observationnelles et de cohortes, et les preuves animales d'expériences d'exposition contrôlée (Feil & Fraga, 2012 ; Cavalli & Heard, 2019). La force des preuves varie fortement selon les thèmes — la plus solide pour la plasticité au cours de la vie et la programmation développementale, et la plus contestée pour l'héritage multigénérationnel chez l'homme.

History

L'idée que l'environnement laisse des empreintes biologiques durables est antérieure à l'épigénétique moléculaire, mais la synthèse moderne a émergé une fois que la méthylation de l'ADN et les marques de chromatine ont pu être mesurées. La conceptualisation de l'épigénome par Jaenisch et Bird comme un intégrateur de signaux intrinsèques et environnementaux (2003) a consolidé le domaine, et les revues ultérieures ont lié l'épigénétique environnementale aux maladies et aux débats sur l'héritabilité (Feil & Fraga, 2012 ; Cavalli & Heard, 2019).

Debates

Quelle est la robustesse de l'héritage épigénétique transgénérationnel chez les mammifères ?: Étant donné que la reprogrammation germinale et embryonnaire efface la plupart des marques, les affirmations selon lesquelles les états épigénétiques acquis par l'environnement sont hérités sur plusieurs générations chez les mammifères restent contestées, et une grande partie des preuves humaines rapportées ne peut exclure un environnement partagé ou des facteurs de confusion génétiques.

Key figures

Rudolf Jaenisch
Adrian Bird
Robert Feil
Giacomo Cavalli
Edith Heard
Peter Gluckman

Seminal works

jaenisch-bird-2003
feil-fraga-2012
cavalli-heard-2019

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre les effets épigénétiques intergénérationnels et transgénérationnels ?: Les effets intergénérationnels peuvent s'expliquer par l'exposition directe de la descendance ou de sa lignée germinale (par exemple, un individu enceinte, le fœtus et les cellules germinales fœtales sont tous exposés simultanément). Un véritable héritage transgénérationnel exige que l'effet persiste chez les générations qui n'ont jamais été directement exposées, ce qui est une affirmation beaucoup plus forte et plus exigeante.
L'épigénétique environnementale signifie-t-elle que les expériences modifient notre ADN ?: Non. Les signaux environnementaux peuvent modifier les marques épigénétiques superposées à l'ADN — telles que la méthylation et l'état de la chromatine — qui régulent l'activité génique, mais ils n'altèrent pas la séquence d'ADN elle-même.