"Les marqueurs épigénétiques vont pouvoir aider à évaluer les risques d’exposition à des toxiques" par Tina Hesman Saey

EXPOSITIONS ENVIRONNEMENTALES – Voir Photo - Les personnes qui sont quotidiennement en contact avec des expositions environnementales, comme les pesticides, les produits chimiques contenus dans l’eau, les produits chimiques simulant les hormones, ainsi que les reçus de caisses enregistreuses, la fumée et la pollution de l’air, peuvent modifier les marques chimiques sur l’ADN et sur les protéines. Ce qui signifie que ces changements ont leur utilité pour déterminer les risques pour la santé qui ne sont pas encore bien clairs. Voir sur la Photo, dans le sens des aiguilles d’une montre en partant du haut à gauche. Ittipon / Shutterstock ; Gyvafoto / Shutterstock ; BILLION DE PHOTOS / SHUTTERSTOCK ; ZURIJETA / SHUTTERSTOCK

Presque tout ce que les gens font, ce qu’ils mangent ou les matières avec lesquelles ils entrent en contact peut changer l’ADN et les protéines de différentes petites façons – mais parfois avec de grandes conséquences. L’exposition à certains produits chimiques peut endommager l’ADN, conduisant au cancer et à d’autres problèmes de santé. D’autres changements moléculaires – des marqueurs chimiques ajoutés à l’ADN ou à des protéines appelées histones * peuvent affecter la santé, mais sans endommager l’ADN.

[* D’après Wikipédia, « Les histones sont des protéines localisées dans le noyau des cellules eucaryotes1. Elles sont les principaux constituants protéiques des chromosomes. Elles sont en effet étroitement associées à l’ADN dont elles permettent la compaction, cette action forme des structures appelées nucléosomes : l’ADN est enroulé autour des histones comme du fil autour d’une bobine. Les histones sont très riches en acides aminés basiques (lysine et arginine), dont la charge positive à pH physiologique permet une interaction forte avec les groupements phosphate de l’ADN qui portent des charges négatives. Il existe plus de 100 variétés de ces marqueurs chimiques, collectivement connues sous le nom de marques épigénétiques. Bien qu’ils puissent aider les humains et d’autres organismes vivants pour répondre à leur environnement, ces marqueurs peuvent également modifier le développement et les fonctions corporelles de façons inutiles, voire nuisibles. Pourtant, les gens qui prennent des décisions sur les niveaux sécuritaires d’exposition aux produits chimiques, comme les métaux lourds et d’utres facteurs environnementaux, ne prennent généralement pas en compte les altérations épigénétiques dans leurs traaux et leurs délibérations… » Article complet sur : https://fr.wikipedia.org/wiki/Histone ].

Les évaluateurs des risques sanitaires tiennent compte d’une grande variété de données scientifiques lorsqu’ils formulent des recommandations visant à prévenir la surexposition aux produits chimiques. Pour ce qui est de l’information épigénétique, « honnêtement, nous ne savons pas quoi en faire », explique Marie Fortin, toxicologue et évaluatrice des risques pour Colgate-Palmolive Co. « Nous n’avons pas de cadre élaboré pour permettre de l’interpréter », a-t-elle déclaré lors de la réunion de la Société de Toxicologie qui s’est tenue à Tysons Corner, dans l’état de Virginie en novembre 2016.

Marquage moléculaire

L’ADN est enroulé par des protéines histones et empaqueté dans les chromosomes pour s’intégrer dans une cellule. Comme les êtres humains se développent à partir de l’utérus, au cours du temps, ils ont donc des expériences différentes au cours de leur vie : l’ADN et les histones peuvent être marquées par une grande variété de molécules. Ces marqueurs moléculaires, connues sous le nom de marques épigénétiques, peuvent transformer l’activité génétique vers le haut ou vers le bas. Les effets de ces changements sur la santé sont inconnus, ce qui rend difficile l’intégration de la science la plus récente et sa traduction dans les décisions d’ordre politique.

https://www.sciencenews.org/sites/default/files/2016/12/120116_ti_epigenetics_inline1_REV.png

Illustration : J. GRÄFF ET L.-H. TSAI / NATURE REVIEW 2013, adapté par E. OTWELL

Même les chercheurs qui étudient comment les facteurs environnementaux écrivent, effacent et peaufinent les marqueurs épigénétiques, admettent que ce domaine en est encore à ses balbutiements et qu’il reste encore beaucoup à faire pour pouvoir prendre des décisions en matière de santé publique. L’épigénétique est « une science qui offre d’énormes possibilités de recherche, et peut-être qu’elle sera utile pour l’évaluation des risques, mais en ce moment, nous n’en savons pas assez », explique la neurotoxicologue Deborah Cory-Slechta du ‘Rochester University Medical Center’ de New York.

[Accès à des articles portant sur l’épigénétique et postés sur le site ISIAS : http://www.isias.lautre.net/spip.php?page=recherche&recherche=%C3%A9pig%C3%A9n%C3%A9tique ] - [Voir aussi, en plus des liens ci-dessus sur épigénétique, la note : « Un aperçu de l’épigénétique » par Naoum Salamé — Dernière modification 27/02/2016 01:27 - Analyse par Jean-Claude Hervé (Ex IA-IPR de l’Académie de Versailles) – Site : http://acces.ens- lyon.fr/evolution/logiciels/anagene/programmes-de-1ere-s-2011/epigenetique/un%20apercu%20de%20lepigenetique ].

Cory-Slechta est co-auteur d’un article décrivant les effets épigénétiques du plomb et du stress sur le développement du cerveau chez les souris. L’étude de ces changements peut aider les scientifiques à apprendre comment le plomb affaiblit la fonction du cerveau humain et peut suggérer des moyens de contrer les effets de ce métal lourd, dit-elle.

Cory-Slechta et ses collègues ont rapporté, dans la revue scientifique ‘NeuroToxicology’ de mai 2016, que les femelles stressées chez les souris qui ont bu l’eau avec du plomb pendant la grossesse, avaient une progéniture dans laquelle deux marqueurs épigénétiques importants étaient différents dans des parties de leur cerveau. À divers moments pendant leur développement, les petits mâles et femelles ont eu des changements différents au niveau de l’hippocampe, une structure du cerveau impliquée dans l’apprentissage et la mémoire. Ces résultats pourraient indiquer que les mâles ont plus de risques de développer des problèmes d’apprentissage, lorsque leurs mères sont exposées au plomb ou/et sont soumises à des stress.

[Voir l’article « Sex-dependent effects of lead and prenatal stress on post-translational histone modifications in frontal cortex and hippocampus in the early postnatal brain ». Jay S. Schneidera, , , David W. Andersona, Sarah K. Kidda, Marissa Sobolewskib, Deborah A. Cory-Slechtab – Site http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0161813X16300389 ].

D’autres études épigénétiques ont indiqué que les régimes alimentaires riches en graisses, le tabagisme, l’exposition aux pesticides ou aux produits chimiques imitant les œstrogènes, pourraient avoir des effets sur la santé - y compris un risque accru de cancer du sein et d’autres formes de cancers - qui durent pendant plusieurs générations (SN : 4/6/13, p. 18).

[Voir l’article « From Great Grandma to You - Epigenetic changes reach down through the generations. By Tina Hesman Saey 7:38pm, March 20, 2013 – Site : https://www.sciencenews.org/article/great-grandma-you ].

Une étude publiée dans ‘Scientific Reports’ en 2015 indiquait que les petits-enfants pourraient hériter des marqueurs épigénétiques si leurs grand-mères avaient été exposées au plomb (SN : 3/19/16, p. 8).

[Voir l’article « Lead’s damage can last a lifetime, or longer - Tainted water for kids in Flint could mean problems in adulthood. By Meghan Rosen 7:00am, February 15, 2016 – Site : https://www.sciencenews.org/article/leads-damage-can-last-lifetime-or-longer ].

Et les chercheurs publient régulièrement de nouvelles études montrant que les marqueurs épigénétiques peuvent être modifiés par une exposition à la pollution atmosphérique, à l’arsenic dans l’eau potable et à des produits chimiques tels que le bisphénol A, qui se trouvent dans divers produits, y compris dans les ùatières plastiques, dans les boîtes de conserves et sur les reçus des caisses enregistreuses.

Pourtant, il existe des limites à l’application des conclusions lors de l’évaluation des risques pour les êtres humains. D’une part, la plupart des connaissances scientifiques sur les effets environnementaux des marqueurs épigénétiques, proviennent d’études qui ont été réalisées sur des animaux. De telles études seront toujours imparfaites, en imitant ce qui se passe chez les êtres humains.

Un obstacle à l’utilisation des animaux de laboratoire, comme substitut pour les travaux de recherche sur les êtres humains, est que les animaux des expériences ne vivent pas dans le monde réel. Les chercheurs n’expérimentent avec des souris que pendant un court laps de temps, par exemple. Par contre, les humains sont généralement confrontés à des expositions à long terme, dit Cory-Slechtat. Ses études sur les souris indiquent que le stress peut aggraver les effets du plomb, mais les souris de laboratoire ne subissent pas le même type de stress social et économique que les êtres humains. Ces types de stress chroniques peuvent avoir des conséquences épigénétiques différentes de celles qui sont produites par les défis physiques de courte durée auxquels les souris sont habituellement soumises lors des essais et des recherches au laboratoire.

Le plomb laisse des marques au niveau du cerveau

Le plomb peut avoir des effets différents sur le cerveau des mâles et des femelles, comme le suggère une étude récente. Les scientifiques ont chargé l’eau potable avec du plomb pour certaines souris enceintes. Certaines des souris enceintes ont été mises sous tension. Quand les petits des mères sont nés, les chercheurs ont mesuré deux types de marqueurs épigénétiques : l’un qui augmente l’activité génétique (vor les graphiques supérieurs) et l’autre qui diminue cette activité génétique (voir les graphiques inférieurs), au niveau d’un centre d’apprentissage et de mémoire du cerveau appelé l’hippocampe.

Certains de ces marqueurs changent naturellement pendant les premiers jours après la naissance, alors que les petits explorent leur environnement, mais le plomb et le stress semblent modifier ce processus naturel. Les conséquences pour la santé de ces changements ne sont pas encore claires.

Légendes des histigrammes : A : ni plomb ni stress - B : stress, pas de plomb - C : avec plomb, pas de stress - D : avec plomb et stess

J. Hirshfeld Source : J.S. Schneider et al / Neurotoxicologie 2016

Un autre obstacle majeur pour déterminer si les souris et les gens réagissent de manière similaire à l’exposition au plomb, est que Cory-Slechta et ses collègues ne peuvent pas obtenir des échantillons de cerveau des êtres humains pour leurs travaux. Le plus proche moyen que les chercheurs pourraient obtenir, serait d’examiner les marqueurs épigénétiques dans les globules blancs des personnes, mais le plomb est susceptible d’affecter ces cellules différemment de ce qu’il induirait sur les cellules du cerveau.

Les chercheurs ne sont pas non plus d’accord sur les marqueurs épigénétiques qu’ils devraient analyser. Certains scientifiques favorisent la méthylation de l’ADN, une altération dans laquelle des molécules, appelées ‘’groupes méthyle’, sont rattachées à la base cytosine de l’ADN. Ce marqueur indique généralement que l’activité génétique a été abaissée.

D’autres chercheurs se concentrent sur les modifications chimiques des histones. Les histones sont des protéines qui forment des bobines autour desquelles l’ADN est enroulé pour s’intégrer dans une cellule. Un tableau vertigineux de changements chimiques à différents endroits sur les histones est associé à plus ou moins d’activité génétique.

Par exemple, la fixation d’un groupe acétyle sur la protéine H3 de l’histone à un endroit spécifique, est associée à une activité génique accrue, mais le changement du groupe acétyle par un couple de groupes méthyle peut réduire l’activité génétique.

Selon le toxicologue moléculaire Shaun McCullough, les chercheurs pourraient ne pas être en mesure de choisir un seul de ces marqueurs épigénétiques pour prédire comment une exposition chimique, un régime alimentaire, l’exercice physique et le stress, pourraient se combiner avec l’âge, le sexe et la composition génétique d’une personne pour présenter des effets négatifs sur la santé.

Chaque marqueur épigénétique est comme une lettre dans une langue donnée, dit Melissa McCullough, du Laboratoire national de recherche sur la santé et les effets environnementaux de l’’Environmental Protection Agency’ des États-Unis, basé à Chapel Hill, en Caroline du Nord. « Si les chercheurs examinent un seul type de modification, le fait de lire dans un livre dans lequel vous ne pouvez voir que l’une des lettres, ne permet pas de comprendre toute l’histoire racontée ».

Mais considérer toutes les lettres peut ne pas être nécessaire. Comme les candidats sur la roue de la fortune, les chercheurs peuvent être en mesure de deviner la signification d’un changement épigénétique particulier, avec seulement quelques lettres-clés. Pour jouer le jeu de devinettes, les chercheurs peuvent avoir à construire une base de données en compilant tous les changements épigénétiques en réponse à des produits chimiques particuliers et voir comment ces changements influencent l’activité de nombreux gènes. Un tel projet est encore un rêve : la plupart des chercheurs ne se concentrent encore que sur un seul marqueur à la fois et sur son effet sur seulement quelques gènes.

Même si les chercheurs apprennent à lire le langage épigénétique, ils ont encore besoin d’établir si les changements sont la cause de la maladie, s’ils sont simplement des indicateurs que quelque chose a mal tourné, ou qu’ils sont neutres, dit l’épigénéticien environnemental Dana Dolinoy.

Cette dernière, basée à ’École de santé publique de l’Université du Michigan à Ann Arbor, et Melissa McCullough, ont co-organisé la réunion ‘Toxico-Epigénétique. Leur objectif est de rassembler les décideurs et les chercheurs afin d’apprendre comment l’épigénétique pourrait être incorporée dans l’évaluation des risques. Même si les participants ont quitté la conférence sans apporter une réponse définitive, ils ont commencé à parler des étapes nécessaires pour déterminer si les marqueurs épigénétiques sont des prédicteurs fiables de la sécurité des expositions à des composés chimiques.

Les autorités chargées de la régulation et des contrôles ne devraient pas attendre que l’épigénétique devienne un domaine d’études bien charpenté, avant de se prononcer sur la sécurité, déclare Ivan Rusyn, toxicologue à l’Université du Texas A & M à College Station. Mais ils devraient garder la porte ouverte pour réviser les décisions au fur et à mesure que de nouvelles données deviennent disponibles.

Ivan Rusyn est l’un des 46 auteurs d’un rapport * paru dans le numéro de novembre 2016 de la revue scientifique ‘Environmental Health Perspectives’, portant sur les promesses et les défis de l’intégration des nouvelles technologies dans l’évaluation des risques. Il est optimiste et pense que l’épigénétique pourra un jour apporter des données précieuses sur les risques pour la santé, mais ce jour ne viendra pas tout de suite. « En ce moment, ce n’est pas un avion avec lequel nous pouvons prendre l’air ».

[* Voir l’article « The Next Generation of Risk Assessment Multi-Year Study—Highlights of Findings, Applications to Risk Assessment, and Future Directions » - Auteurs : Cote I, Andersen ME, Ankley GT, Barone S, Birnbaum LS, Boekelheide K, Bois FY, Burgoon LD, Chiu WA, Crawford-Brown D, Crofton KM, DeVito M, Devlin RB, Edwards SW, Guyton KZ, Hattis D, Judson RS, Knight D, Krewski D, Lambert J, Maull EA, Mendrick D, Paoli GM, Patel CJ, Perkins EJ, Poje G, Portier CJ, Rusyn I, Schulte PA, Simeonov A, Smith MT, Thayer KA, Thomas RS, Thomas R, Tice RR, Vandenberg JJ, Villeneuve DL, Wesselkamper S, Whelan M, Whittaker C, White R, Xia M, Yauk C, Zeise L, Zhao J, DeWoskin RS. 2016 - Environ Health Perspect ; DOI:10.1289/EHP233 - http://dx.doi.org/10.1289/EHP233 ( Source : https://ehp.niehs.nih.gov/EHP233/ ].

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Citations

J.S. Schneider et al. Sex-dependent effects of lead and prenatal stress on post-translational histone modifications in frontal cortex and hippocampus in the early postnatal brain. NeuroToxicology. Vol. 54, May 2016, p. 65. doi : 10.1016/j.neuro.2016.03.016. 

ToxicoEpigenetics : The interface of epigenetics and risk assessment. Society of Toxicology, Tyson’s Corner, Va., November 2–4, 2016.

I. Cote et al. The next generation of risk assessment multi-year study—Highlights of findings, applications to risk assessment, and future directions. Environmental Health Perspectives. Vol. 124, November 2016, p. 1671. doi : 10.1289/EHP233.

Lectures complémentaires

M. Rosen. Lead’s damage can last a lifetime, or longer. Science News. Vol. 189, March 19, 2016, p. 8.

T.H. Saey. From Great Grandma to you. Science News. Vol. 183, April 6, 2013, p. 18.

Society for Science & the Public

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Nos articles
traitant de l’épigénétique peuvent être consultés à partir de ce site : http://www.isias.lautre.net/spip.php?page=recherche&recherche=%C3%A9pig%C3%A9n%C3%A9tique

Traduction, compléments entre […], et intégration de liens hypertextes par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 08/01/2017 Site ISIAS = Introduire les Sciences et les Intégrer dans des Alternatives Sociétales

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Fichier : ISIAS Biologie Toxicologie Epigenetic marks may help assess toxic exposure risk someday French version.2

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