Plus de 50 ans ont passé depuis la première publication par Watson et Crick sur la structure tridimensionnelle de la double hélice d’ADN. Maintenant que la théorie darwinienne de l’évolution a fait son chemin dans les esprits, la découverte que l’ADN code pour les caractéristiques héréditaires est largement acceptée. Lorsque Crick nous a quittés l’année dernière, l’ampleur de la couverture médiatique a montré combien cette notion était reconnue bien au-delà de la communauté scientifique. Cependant, nous commençons à nous rendre compte que les théories de l’évolution centrées sur les gènes ont une portée limitée. Le maître plan génétique, tout comme une partition musicale complexe, reste sans vie sans un orchestre de cellules (les musiciens) et leurs épigénotypes (les instruments) pour l’interpréter.

La science lève aujourd’hui le voile sur la manière dont se joue notre partition génétique, l’interprétation étant apparemment radicalement différente d’une génération à l’autre sans que la séquence d’ADN n’ait subi de changement. Le domaine de l’épigénétique cherche à déterminer comment les mécanismes régulant la maturation moléculaire des gènes influent sur la fonction génomique. Parmi les facteurs épigénétiques, on compte à la fois l’organisation spatiale, telle l’enroulement de l’ADN autour de protéines nommées histones (chromatine), et l’étiquetage biochimique.

Il existe des centaines de types de cellules différents dans le corps. Bien que chacune ait le même point de départ, les caractéristiques d’un neurone sont bien différentes de celles d’une cellule hépatique. Pour les quelque 30 000 gènes que compte le génome humain, l’importance du silence, comme dans toute interprétation orchestrale, ne doit pas être sous-estimée. Au fur et à mesure que les cellules se développent, leur destinée est régie par l’utilisation sélective et la mise sous silence de gènes. Ce processus dépend de facteurs épigénétiques. Les profils de méthylation de l’ADN jouent un rôle dans toutes sortes de phénomènes où les gènes sont activés et désactivés, qu’il s’agisse de la tache de violet sur un pétale de pétunia ou du développement de tumeurs malignes.

L’incapacité à réduire certains gènes au silence peut générer une dangereuse cacophonie. Une méthylation insuffisante de l’ADN peut altérer l’organisation de la chromatine, ce qui influencera ensuite les gènes qui seront mis sous silence après la division cellulaire. Une méthylation excessive peut anéantir le travail des gènes suppresseurs de tumeurs et de réparation de l’ADN, qui ont un rôle protecteur. Des épimutations de ce genre ont été observées dans toutes sortes de cancers. Ces découvertes en épigénétique ouvrent la voie à l’exploration de nouvelles possibilités thérapeutiques.

L’épigénétique fournit également au matériel génétique un moyen de réagir à l’évolution des conditions environnementales. Bien que les plantes n’aient ni système nerveux ni cerveau, leurs cellules ont la faculté de mémoriser les changements saisonniers. Chez certaines espèces bisannuelles, cette aptitude est liée à leur capacité de fleurir au printemps, quand elles détectent des températures ambiantes plus clémentes. Des recherches sur certains types de cresson ont permis de montrer que l’exposition au froid durant l’hiver provoque des changements structuraux dans la chromatine, qui réduisent les gènes de la floraison au silence. Ces gènes sont réactivés au printemps lorsque les journées plus longues et plus chaudes deviennent propices à la reproduction.

L’environnement peut aussi susciter des changements qui auront des effets sur les générations futures. Des études de laboratoire sur des souris consanguines ont récemment démontré qu’un changement de régime alimentaire peut influencer leur progéniture. Elles peuvent avoir un pelage brun, jaune ou tacheté en fonction de la manière dont le gène agouti est méthylé au cours du développement embryonnaire. Lorsque les femelles en gestation ont reçu une alimentation avec compléments riches en méthyle tels que l’acide folique et la vitamine B12, leur progéniture a surtout développé un pelage brun. La plupart des petits mis au monde par des souris témoins (qui n’avaient pas reçu de compléments) avaient un pelage jaune.

Tout comme le chef d’orchestre inspire la dynamique de l’exécution d’une symphonie, les facteurs épigénétiques gouvernent l’interprétation de l’ADN à l’intérieur de chaque cellule. La compréhension de ces facteurs pourrait révolutionner la biologie de l’évolution et du développement et influer ainsi sur des pratiques allant de la médecine à l’agriculture. En guise de réponse à Watson, « l’alphabet génétique serait plutôt la parole de Dieu et sa traduction en serait la main ».