Des scientifiques qui étudient de minuscules nématodes ont découvert comment les secrets d’une longue vie peuvent être transmis des parents à leur descendance – sans modifier l’ADN. La découverte montre que lorsque certaines structures cellulaires, appelées lysosomes, se modifient d’une manière qui favorise la longévité, ces avantages peuvent être transmis des cellules du corps aux cellules reproductrices. Cette information est transportée par des histones, des protéines spéciales qui aident à organiser l’ADN et permettent à la “mémoire” de ces changements d’être héritée.
Comment les changements dans les lysosomes du ver, qui favorisent la longévité, sont transmis aux cellules reproductrices
Au laboratoire Wang, il n’est pas rare que les vers vivent longtemps. Meng Wang, chef de groupe senior au HHMI Janelia Research Campus, et son équipe étudient la longévité. Ils ont montré qu’en surexprimant une enzyme dans les lysosomes du nématode C. elegans, ils pouvaient prolonger la durée de vie du ver jusqu’à 60 pour cent. Cependant, de manière surprenante, l’équipe a constaté que même la descendance des vers sans cette modification génétique vivait plus longtemps que la normale. Lorsqu’ils ont croisé leurs vers à longue durée de vie avec des vers “sauvages” qui ne surexprimaient pas l’enzyme – une procédure de laboratoire courante pour éliminer les manipulations génétiques – ils ont constaté que les descendants vivaient également plus longtemps que les vers normaux. D’une certaine manière, les marqueurs de longévité ont été transmis de génération en génération, même quatre générations plus tard.
Dans la nouvelle étude, Wang et son équipe révèlent comment les changements dans les lysosomes du ver, qui favorisent la longévité, sont transmis des cellules de son corps à ses cellules reproductrices via des histones – des protéines qui jouent un rôle clé dans l’organisation et la régulation de l’ADN. Dans les cellules reproductrices, ces messagers histones provoquent des changements dans l’épigénome du ver – un ensemble de marqueurs chimiques qui régulent l’expression des gènes -, ce qui permet aux modifications lysosomales d’être transmises de génération en génération sans altérer l’ADN sous-jacent. Les résultats ont des implications qui vont bien au-delà de la longévité. Les modifications épigénétiques peuvent aider les organismes à faire face à de nombreux types de stress environnementaux – des changements de régime alimentaire à l’exposition à des polluants, en passant par le stress psychologique – et le nouveau travail montre comment ces avantages peuvent être transmis des parents à leur descendance. “On pense toujours que l’hérédité se produit dans le noyau des cellules, mais nous montrons maintenant que les histones peuvent se déplacer d’un endroit à un autre, et si ces histones présentent des modifications, cela signifie que des informations épigénétiques sont transmises d’une cellule à une autre”, explique Wang. “Cela fournit un mécanisme pour comprendre l’effet transgénérationnel”.
La découverte de l’hérédité
Les chercheurs ont constaté qu’un type de modification des histones – une sorte de changement épigénétique – était plus élevé chez les vers à longue durée de vie par rapport aux vers à durée de vie normale. Ils ont voulu découvrir comment cette modification était liée aux changements lysosomaux qui favorisent la longévité. En utilisant une combinaison d’outils génétiques, de transcriptomique et d’imagerie, ils ont constaté que les changements dans le métabolisme lysosomal qui affectent la longévité des vers activent une série de processus à l’intérieur de la cellule. Ces processus déclenchent une augmentation d’un certain variant d’histone qui passe du tissu somatique ou du tissu corporel du ver dans sa lignée germinale ou ses cellules reproductrices via des protéines qui transportent les nutriments vers les ovules en développement. Dans la lignée germinale, l’histone est modifiée de manière à ce que les informations provenant du lysosome soient transmises dans la lignée germinale et puissent être transmises des parents aux enfants.
Les chercheurs montrent que cette voie est activée pendant le jeûne, ce qui entraîne une modification du métabolisme lysosomal – et établit ainsi un lien entre le phénomène physiologique et les modifications de la lignée germinale. Ce nouveau travail vient s’ajouter à un nombre croissant de preuves montrant que les lysosomes, que l’on pensait auparavant n’être que des centres de recyclage de la cellule, servent également de centre de signalisation pour le contrôle de différents processus dans la cellule et qu’il est désormais prouvé qu’ils influencent les générations. La nouvelle recherche révèle également un nouveau mécanisme de transport de l’information des cellules somatiques vers les cellules de la lignée germinale via les histones, qui pourrait aider à expliquer comment d’autres types d’informations héritées sont transmises des parents à la descendance. En fournissant un mécanisme pour comprendre comment les changements environnementaux sont transmis aux cellules somatiques via la lignée germinale, ce nouveau travail pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre les effets transgénérationnels précédemment observés, comme la malnutrition d’un parent qui affecte sa descendance.