ÉPIGÉNÉTIQUE

ANALYSE ÉPIGÉNÉTIQUE

Présentation - Qu'est-ce que l'épigénétique ?

L'épigénétique étudie les modifications intervenant sur l'ADN ou sur les protéines associées à l'ADN et sur la manière dont ces modifications covalentes affectent l'expression et l'activité des gènes. Les mécanismes épigénétiques comprennent la méthylation et l'hydroxymétylation des bases nucléotidiques, les modifications des histones et la régulation par de l'ADN non codant. Les modifications épigénétiques peuvent être stables et héréditaires ou bien dynamiques et sous l'influence de facteurs extérieurs tels que l'âge et l'environnement. 

Aperçu: Les mécanismes épigénétiques

Pourquoi l'épigénétique est-elle importante ?

Les facteurs épigénétiques régulent des processus cellulaires essentiels tels que le développement normal et la réponse adéquate aux conditions environnementales. Un dérèglement des mécanismes épigénétiques peut être à l'origine d'anomalies dans l'expression génique en raison d'une mauvaise activation ou d'un silençage des gènes. Ces systèmes épigénétiques désorganisés contribuent souvent à la pathogénie de maladies graves telles que le cancer, les maladies neurodégénératives, du développement et autoimmunes. 

Comment pouvons-nous détecter ces modifications épigénétiques ?

Il est possible d'analyser les méthylations de l'ADN et les modifications des histones grâce à des méthodes de biologie moléculaire standard ou des approches s'appuyant sur le séquençage à haut débit. 

Méthylation de l'ADN

Traitement bisulfite – Il s'agit d'une technique de routine servant de point de départ à l'identification des méthylations de l'ADN humain. Pour résumer, le bisulfite de sodium transforme uniquement les cytosines non méthylées en uraciles en laissant les cytosines méthylées intactes. L'analyse en aval de l'ADN traité au bisulfite par PCR, séquençage à haut débit (NGS) et analyse bioinformatique fait le distinguo entre les cytosines méthylées et non méthylées et permet de réaliser une analyse quantitative. Le méthylome d'ADN de presque tous les organismes peut être analysé par séquençage génomique bisulfité (BS-Seq).

Digestion enzymatique – Plusieurs enzymes de restriction ont des sites cibles influencés par le statut du génome. Ces enzymes de restriction clivent les segments d'ADN différemment suivant la présence ou l'absence de méthylation sur leurs sites de reconnaissance. Cette technique, combinée à des procédés de biologie moléculaire comme la PCR, le séquençage à haut débit, les analyses par Southern blot, l'extension d'amorce, la chromatographie liquide haute performance et la SM MALDI-TOF, peut être utilisée pour analyser efficacement le statut de méthylation des gènes. 

Immunoprécipitation de l'ADN méthylé (MeDIP) – Cette méthode fait appel à des anticorps reconnaissant spécifiquement des fragments d'ADN méthylé à cibler et isolant les régions méthylées du génome. L'ADN méthylé immunoprécipité peut être soumis à une analyse plus approfondie en utilisant des microarrays ou un séquençage à haut débit. 

Analyse des modifications par technique de séquençage SMRT- La technique de séquençage de PacBio a rendu accessible la détection directe des modifications des bases par analyse fine. 

Modification des histones

Les histones sont les principaux composants protéiques de la chromatine. Elles jouent un rôle important dans la régulation de l'expression des gènes en subissant des modifications comme la méthylation ou l'acétylation que l'on retrouve souvent sur leurs résidus lysine ou arginine. L'immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) est la technique la plus fréquemment employée pour analyser les interactions entre protéines et ADN.

Autres documents à lire concernant les techniques d'analyse épigénétique

Sarda, S., Hannenhalli, S. Next-generation sequencing and epigenomics research: a hammer in search of nails. Genomics Inform. 12(1), 2 – 11 (2014).

Mensaert et al. Next-generation technologies and data analytical approaches for epigenomics. Environ. Mol. Mutagen. 55(3), 155 – 70 (2014).