Une nouvelle étude dévoile des “feux de signalisation” épigénétiques contrôlant les arrêts et les départs pour l’activité des gènes

La recherche décrit comment les modifications «épigénétiques» de la structure de l’ADN peuvent agir comme un signal stop-go pour déterminer si un gène doit être lu.

Contrairement à notre constitution génétique, qui est bien comprise, le monde de l’épigénétique est encore largement inexploré et désigné sous le nom de « matière noire » du génome.

Mais les nouvelles découvertes répondent à une question fondamentale et de longue date : comment les protéines épigénétiques régulent les processus de transcription et d’expression des gènes, à travers lesquels nos gènes sont lus et traduits en protéines.

Des scientifiques de l’Institute of Cancer Research de Londres révèlent aujourd’hui (mercredi) comment un signal épigénétique clé appelé H3K4me3 détermine quand et comment l’ADN doit être lu et traduit en protéines dans nos cellules.

L’étude montre que H3K4me3 garantit que les gènes sont transcrits et activés au bon moment de manière contrôlée, comme un ensemble de feux de circulation régulant le flux de voitures sur une route très fréquentée. Comprendre comment il fonctionne dans les cellules normales peut également apporter un nouvel éclairage sur le développement du cancer – et le rôle joué par une panne dans la régulation de l’activité des gènes.

On sait depuis plus de 20 ans que les enzymes plaçant H3K4me3, une étiquette chimique ajoutée à l’ADN, sont cruciales pour le développement normal des cellules, en plus d’être liées à la leucémie, aux cancers du sein, de l’intestin et du pancréas. Mais, jusqu’à présent, les scientifiques ne comprenaient pas ce que fait l’étiquette chimique, malgré de nombreuses années de recherche.

La nouvelle « découverte des manuels », telle que décrite par les chercheurs, transforme notre compréhension de :

• comment les protéines épigénétiques aident à réguler le développement cellulaire et peuvent être impliquées dans le cancer
• comment le processus d’expression des gènes – décodage de l’ADN en protéines fonctionnelles utilisées par notre corps – est régulé
• comment le blocage des protéines épigénétiques pourrait affecter à la fois les cellules normales et cancéreuses.

L’espoir à long terme est que cette nouvelle compréhension puisse conduire à une nouvelle classe de traitements contre le cancer qui ciblent les «feux de signalisation» épigénétiques pour bloquer l’activité des gènes susceptibles d’alimenter le cancer.

L’étude a été financée par l’Institut de recherche sur le cancer (ICR) lui-même et le Memorial Sloan Kettering Cancer Center.

L’épigénétique affecte l’activité ou l’expression des gènes sans modifier le code génétique sous-jacent, par exemple en ajoutant ou en supprimant des étiquettes chimiques ou des modifications de l’ADN ou des protéines autour desquelles l’ADN est enroulé, appelées histones. Des modifications chimiques telles que H3K4me3 (tri-méthylation de l’histone H3 lysine 4) peuvent activer ou désactiver des gènes et sont souvent altérées dans le cancer.

En utilisant des cellules souches de souris et des expériences génétiques et biochimiques sophistiquées en laboratoire, les chercheurs ont découvert que la modification H3K4me3 est essentielle pour réguler comment et quand nos gènes sont exprimés.

L’équipe a découvert que H3K4me3 agit comme un feu de circulation à une intersection très fréquentée. En régulant le flux de l’ARN polymérase II – un complexe protéique qui lit et décode l’ADN – H3K4me3 détermine le moment où l’expression génique doit commencer et la vitesse à laquelle elle s’exécute.

Lorsqu’il donne le feu vert, H3K4me3 permet à l’ARN polymérase II de se déplacer le long de l’ADN, en le transcrivant en ARN au fur et à mesure de son déplacement. Mais sans H3K4me3, l’ARN polymérase II reste bloquée à des points spécifiques de l’ADN, créant un blocage et ralentissant la transcription.

Des résultats antérieurs ont suggéré que la perturbation ou la modification des niveaux de H3K4me3 dans les cellules est importante pour le développement du cancer et affecte la réponse au traitement.

Le professeur Kristian Helin, chef de l’étude, directeur général de l’Institute of Cancer Research de Londres et leader mondial dans l’étude de l’épigénétique, a déclaré :

“Notre étude offre une nouvelle compréhension fondamentale de l’épigénétique, un domaine très excitant et encore largement sous-exploré de la recherche sur le cancer. Nous avons résolu une énigme vieille de 20 ans en découvrant comment une modification épigénétique bien connue contrôle l’expression des gènes. Parce que les enzymes déterminant le niveau de H3K4me3 dans la cellule se trouve fréquemment muté dans le cancer, nos études pourraient avoir des implications pour la compréhension et le traitement du cancer.

“C’est ce que j’appelle la science” des manuels “- l’aspiration de nombreux scientifiques, dont moi-même, à résoudre des questions fondamentales afin que nos découvertes entrent dans les manuels. Même les traitements les plus avancés pour les patients sont construits sur les fondements de la science fondamentale Ce n’est que grâce à une compréhension de base du fonctionnement des gènes et des cellules, et de ce qui peut mal se passer, que nous pourrons créer les traitements anticancéreux du futur.

“Des médicaments ciblant ces “feux de signalisation”, ou modifications épigénétiques, tels que H3K4me3, sont déjà en cours de développement – et il est possible qu’ils deviennent un jour un moyen efficace de traiter les patients atteints de cancer. C’est une nouvelle voie passionnante pour la recherche sur le cancer. , et nous pensons que nos découvertes ouvriront la voie à un développement plus efficace de ces médicaments épigénétiques.”