L'empreinte de la vie sur l'ADN est désormais compatible avec une cellule unique

Des chercheurs britanniques ont mis au point une nouvelle technique puissante qui utilise une seule cellule pour cartographier les marques épigénétiques que la vie laisse sur notre ADN. Le développement est considéré comme une percée car il permettra aux scientifiques de mieux comprendre l’effet de l’environnement sur l’ADN, comme au début de la vie de l’embryon, et dans le développement de maladies comme le cancer.

L'équipe, composée de membres de l'Institut Babraham - un centre de recherche financé par le Conseil de recherche en biotechnologie et sciences biologiques (BBSRC) - et du Wellcome Trust Sanger Institute, tous deux situés à Cambridge, publie ses conclusions dans la revue. Méthodes Nature.

La fusion des spermatozoïdes et des ?ufs produit un nouvel organisme avec son propre ADN, la plaque chauffante fondamentale des instructions sur la manière dont la croissance et le développement doivent se dérouler. Mais récemment, dans l’histoire de la recherche sur l’ADN, les scientifiques ont découvert qu’il existe une autre couche d’instructions sur la plaque chauffante de l’ADN - les «marques épigénétiques» ou les étiquettes chimiques qui annotent l’ADN.

La carte épigénétique est une «mémoire cellulaire»

Les marques épigénétiques ne modifient pas la séquence d'ADN sous-jacente, mais elles ajoutent des instructions supplémentaires qui font diverses choses comme faire taire certains gènes et activer d'autres gènes pour différencier une cellule cutanée d'une cellule cérébrale; ils modifient également le comportement des gènes en fonction des conditions environnementales.

Ainsi, en plus de l'ADN lui-même, il existe une carte épigénétique qui agit comme une sorte de "mémoire cellulaire" de l'expérience d'une cellule et de sa réponse aux conditions environnementales.

Cette mémoire est préservée longtemps après que la condition dans l'environnement qui l'a déclenchée s'est estompée. Par exemple, un changement de régime alimentaire peut entraîner une modification de la carte épigénétique et influer sur la santé à long terme de l'organisme.

Les scientifiques commencent à réaliser que la recherche en épigénétique est aussi importante pour comprendre la santé et la maladie que l'étude de l'ADN sous-jacent. Mais les outils pour y parvenir ne sont pas idéaux. Les chercheurs ont dû utiliser des souris comme modèles pour le développement humain précoce, et les tissus à analyser sont très limités.

Une nouvelle technique offre une «capacité sans précédent à étudier les processus épigénétiques»

La capacité d'étudier la carte de toutes les marques épigénétiques d'une personne en utilisant une seule cellule est un pas en avant significatif et donne aux chercheurs une «capacité sans précédent d'étudier les processus épigénétiques», explique l'auteur Dr Gavin Kelsey, de l'Institut Babraham. :

"La capacité de capturer la carte complète de ces marques épigénétiques à partir de cellules individuelles sera essentielle pour bien comprendre le développement embryonnaire précoce, la progression du cancer et faciliter le développement de thérapies à base de cellules souches."

L'équipe s'attend à ce qu'une telle application puisse potentiellement réduire le nombre de souris actuellement utilisées pour la recherche épigénétique.

L'un des processus chimiques qui produisent des marques épigénétiques s'appelle la méthylation de l'ADN, où une étiquette méthyle est attachée à l'ADN. La méthode décrite par les chercheurs dans leur article traite l’ADN avec du bisulfite pour localiser toutes les marques de méthylation épigénétiques sur l’ensemble du génome.

L'ADN traité est ensuite amplifié et lu en utilisant des séquenceurs de gènes à haut débit qui montrent les emplacements des marques de méthylation et les gènes affectés.

Pour la première fois, les chercheurs peuvent suivre ce qui se passe dans les cellules individuelles

Les méthodes actuelles recherchent des marques épigénétiques dans des groupes de cellules. Cela signifie qu’il est difficile d’essayer de suivre ce qui s’est passé dans une cellule individuelle. La nouvelle technique permet aux chercheurs de suivre ce qui se passe dans les cellules individuelles à un moment critique du développement précoce d'un embryon - lorsque chaque cellule a le potentiel de se développer de manière unique.

En utilisant leur nouvelle technique, l’équipe a déjà découvert que de nombreuses marques épigénétiques différentes entre les cellules se trouvent dans des endroits qui contrôlent l’activité des gènes.

Le Dr Kelsey dit que l'étude de preuve de principe montre que "l'analyse épigénétique à une seule cellule à grande échelle est réalisable pour nous aider à comprendre comment les changements épigénétiques contrôlent le développement embryonnaire".

"L'application d'approches monocellulaires à la compréhension épigénétique va bien au-delà de la recherche biologique fondamentale", ajoute-t-il. "Les futures applications cliniques pourraient inclure l'analyse de cellules cancéreuses individuelles pour fournir aux cliniciens les informations permettant d'adapter les traitements et les améliorations du traitement de la fertilité en comprenant le potentiel d'erreurs épigénétiques dans les technologies de reproduction assistée."

Le financement de cette étude a été assuré par le BBSRC, le Medical Research Council (MRC), le Wellcome Trust, EU Blueprint et EU EpiGeneSys.

Nouvelles médicales aujourd'hui Nous avons également appris récemment comment les chercheurs de Stanford ont fait le premier pas dans le développement d’un outil qui cartographie l’origine du cancer à partir de signatures biologiques. L'équipe estime que l'outil, qui retrace l'origine de certains types de cancer à partir de la signature biologique de leurs cellules mutées, aidera les médecins à choisir les meilleurs traitements pour leurs patients.

Une journée d'aspirine permettra à l'attaque cardiaque de continuer

Une nouvelle étude a confirmé l'importance de continuer à prendre de l'aspirine à long terme chez les patients ayant des antécédents de maladie cardiaque, en constatant que les patients qui arrêtent de prendre de l'aspirine courent un risque significativement plus élevé contre la douleur

(Health)

Apprendre un instrument de musique stimule le cerveau des enfants

Apprendre un instrument de musique est une formidable opportunité pour les enfants de s'exprimer de manière créative tout en acquérant une nouvelle compétence. Cela pourrait être beaucoup plus que cela, selon les chercheurs, qui suggèrent que la formation musicale pourrait également servir à affiner leurs énergies mentales. Apprendre à jouer d'un instrument de musique en tant qu'enfant pourrait affecter la façon dont le cerveau se développe.

(Health)