Stress hérité 30.10.2015

Récemment, de plus en plus souvent, ils disent que le mode de vie des parents, leur expérience de vie affecte ce que seront leurs descendants. Par exemple, la faim ou le stress psychologique que la génération précédente a dû endurer affectera la psychologie et le métabolisme de la génération suivante.

Il y a deux ans, des chercheurs de l'Université Emory ont publié un article dans Nature Neuroscience dans lequel ils disaient que des souris effrayées avaient des bébés qui avaient peur de la même chose dont leurs parents avaient peur. Un autre exemple bien connu est la prédisposition accrue au diabète et à l'obésité chez les enfants et petits-enfants des Néerlandaises qui ont survécu à la fameuse famine de l'hiver 1944. (Ici, comme nous le comprenons, le point n'est pas dans les caractéristiques spécifiques de la famine hollandaise, mais dans le fait que les biologistes et les médecins ont prêté attention à cette situation historique et ont essayé de l'enquêter.) De telles observations se sont maintenant accumulées, nous le répétons , assez déjà, mais il y a un problème ici : ni la faim, ni le stress psychologique, ni d'autres influences similaires de l'extérieur ne créent de mutations, ne modifient le code génétique exprimé dans la séquence de nucléotides de l'ADN. La question se pose alors de savoir comment tout cela est hérité.

On pense que de tels effets doivent leur existence à des mécanismes épigénétiques qui contrôlent l'activité des gènes. Il en existe plusieurs types dont les principaux sont la méthylation des bases azotées de l'ADN, la modification des histones (protéines d'empaquetage de l'ADN) et l'action des ARN régulateurs. Les groupes méthyle, les histones modifiées et les ARN régulateurs peuvent modifier le fonctionnement de certains gènes pendant une longue période, presque toute la vie, et ces mécanismes sont souvent activés sous l'influence de facteurs externes. De plus, selon certaines données, la nature des changements épigénétiques peut être héritée. Cependant, comment cela se produit exactement - et si cela se produit - est toujours un débat houleux.

Pour passer à la génération suivante, il faut conserver les modifications dans les cellules germinales, mais pour l'instant, toutes les expériences indiquent que chez l'animal, lorsque les cellules germinales arrivent à maturité, toutes les marques épigénétiques sont effacées. Mais il y a deux ans, Science a publié un article indiquant que dans certaines parties de l'ADN des cellules germinales, de telles marques sont encore conservées (dans cet article, nous parlions de la méthylation de l'ADN). Et l'année dernière, des experts de l'Université de Zurich ont rapporté que certains ARN régulateurs peuvent être porteurs d'expériences stressantes des parents à la progéniture : après le stress des souris, des molécules régulatrices sont apparues à la fois dans l'hippocampe et le sérum sanguin, ainsi que dans les spermatozoïdes. Et les petits, qui ont été obtenus après fécondation avec de tels spermatozoïdes, ont démontré dans le comportement et le métabolisme les mêmes caractéristiques post-stress que leurs parents avaient.

Tout indiquait qu'au moins les paramètres épigénétiques associés aux ARN régulateurs pouvaient être transmis de génération en génération. Il ne restait plus qu'à confirmer directement la relation causale entre de tels ARN et l'effet transmis. Cela a été fait par Tracy Bale et ses collègues de l'Université de Pennsylvanie. À ce jour, ils ont accumulé des preuves que les descendants de mâles qui ont été soumis à un stress (qu'il s'agisse d'un bruit blanc constant, ou de l'odeur d'un prédateur, ou d'une restriction régulière de la mobilité) réagissent déjà plus faiblement à de telles circonstances, ce qui, en particulier, est perceptible dans une corticostérone d'hormone de stress de niveau inférieur. D'autre part, il a été constaté que plusieurs types d'ARN régulateurs s'accumulent dans les spermatozoïdes de souris paternelles stressées (plus précisément, ils sont appelés microrégulateurs, microARN, en raison de leur petite taille par rapport aux autres classes d'ARN).

Dans leurs nouvelles expériences, décrites dans un article de PNAS, les chercheurs ont pris des miARN et les ont injectés dans des œufs fécondés de souris normales, après quoi ils ont été implantés chez des femelles et ont attendu que les souris apparaissent. Par la suite, ils ont montré la même réponse diminuée au stress que ceux nés directement de mâles effrayés. Il était évident qu'il s'agissait de microARN étrangers, car tout le matériel génétique provenait de parents ordinaires, qui n'avaient peur de rien.

Habituellement, les microARN suppriment l'activité des gènes. Comme prévu, certains gènes dans les œufs n'ont pas fonctionné après l'introduction des ARN régulateurs. Les auteurs des travaux ont également tenté d'analyser l'état de l'hypothalamus, une glande cérébrale qui contrôle un grand nombre de réactions physiologiques et comportementales (du sommeil et de l'alimentation à la reproduction). Le niveau de corticostérone, entre autres, dépend de l'hypothalamus. En effet, chez les souris cultivées à partir d'œufs fécondés traités au miARN, certains gènes fonctionnaient différemment ; curieusement, ils étaient liés au collagène et aux protéines de la matrice extracellulaire. Comment cela se rapporte à la réponse au stress n'est pas tout à fait clair. Il est possible que des changements dans la synthèse du collagène du tissu conjonctif et des protéines de la matrice affectent la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique qui se dresse entre le sang et le cerveau - ce qui, à son tour, affecte la sensibilité de l'hypothalamus aux signaux de stress.

En général, il reste à voir comment les changements dans l'activité génétique au cours des premiers stades du développement conduisent à des changements en réponse au stress. Les ARN microrégulateurs agissent apparemment ici de manière indirecte : leur niveau ne se renouvelle pas à chaque fois après la division cellulaire, et dans le cerveau des souris adultes leur nombre devient tout à fait normal. En revanche, il serait intéressant de savoir par quels mécanismes moléculaires le stress peut affecter les miARN des spermatozoïdes, et ce qui se passe dans ce cas avec les spermatozoïdes des générations suivantes. Enfin, la réponse au stress est assez complexe dans sa structure, et différents aspects de celle-ci peuvent bien être associés à différents ARN.

Les données obtenues sont assez cohérentes avec les résultats du groupe de Zurich, dont nous avons parlé plus haut : ils ont également parlé de l'effet du stress, des microARN et des cellules reproductrices mâles. Soit dit en passant, non seulement le stress, mais aussi l'obésité peuvent être transmis par la lignée masculine, et il semble qu'ils ne soient transmis qu'aux fils - des chercheurs de l'Université de l'Ohio l'ont rapporté il y a plusieurs années (bien que ces expériences aient à nouveau été faites sur des souris). Notez cependant qu'il est encore assez loin de toute conclusion médicale et clinique : nous ne savons toujours pas dans quelles conditions l'hérédité épigénétique fonctionne, et comment séparer la « génétique » de « l'épigénétique » dans des conditions normales, hors laboratoire.