Des chercheurs de l’université de Bath et de l’université de Cambridge, au Royaume-Uni, ont montré que « certains gènes sont actifs dès le départ » chez l’embryon. Une activité qui commence au stade de la première cellule et qui « remet en cause l’idée reçue selon laquelle les gènes ne deviennent actifs dans l’embryon humain que lorsqu’il est constitué de quatre à huit cellules, deux ou trois jours après la fécondation ». Leurs travaux ont été publiés dans la revue Cell Stem Cell [1].
Les scientifiques ont utilisé le séquençage de l’ARN « afin de dresser un inventaire détaillé des produits révélateurs de l’activité des gènes ». Ce qui a montré que « des centaines de gènes s’éveillent dans les embryons humains au stade unicellulaire ». L’activité des gènes étant faible au départ, les techniques précédentes n’étaient pas assez sensibles pour la détecter.
« Il s’agit du premier bon aperçu du début d’un processus biologique que nous traversons tous – le passage par le stade de l’embryon unicellulaire », a déclaré le professeur Tony Perry, du département de biologie et de biochimie de Bath. « Sans l’éveil du génome, le développement échoue, il s’agit donc d’une étape fondamentale », rappelle-t-il. Selon les chercheurs, cette découverte « devrait changer notre façon de concevoir les origines de notre développement ».
Un passage de relai
Les scientifiques ont constaté que de nombreux gènes activés dans les embryons au stade unicellulaire restent activés jusqu’au stade de quatre à huit cellules, stade auquel ils sont désactivés. « Il semble qu’il y ait une sorte de travail de relai génétique dans les embryons précoces, explique le Pr Perry, le premier relai commence peu après la fécondation, dans les embryons unicellulaires, et un second relai prend la suite au stade de huit cellules ».
Au moment de la fécondation humaine, les génomes des spermatozoïdes et des ovules, sont inactifs. Les gamètes « se fient aux transcriptions produites lors de leur formation pour obtenir les instructions qui régissent leurs caractéristiques ».
Un lien avec le cancer ?
Ces résultats ouvrent également des pistes pour explorer la manière dont les gènes sont activés. « Bien que l’on pense que le déclencheur de l’activation provienne de l’ovule, on ne sait pas comment, explique le Pr Perry. Maintenant que nous savons quels gènes sont impliqués, nous pouvons utiliser des techniques moléculaires pour le découvrir ».
Et parmi les candidats susceptibles de déclencher l’activation des gènes, on trouve des facteurs habituellement associés au cancer. Ce qui a conduit les chercheurs à émettre l’hypothèse que ces facteurs connus pour « leur mauvais comportement dans le cancer » ont en fait un rôle naturel et sain : celui « de réveiller les gènes dans les embryons unicellulaires ». Une hypothèse qui, si elle était confirmée, pourrait apporter des éléments quant aux origines d’un cancer, et offrir des « possibilités de diagnostic et de prévention ».
Par ailleurs, ces résultats pourraient également contribuer à expliquer la transmission de traits acquis, comme l’obésité. « Les parents qui prennent du poids semblent transmettre ce trait à leurs enfants. On ne sait pas comment ces caractéristiques acquises sont transmises, mais la modification de l’activation des gènes après la fécondation est un mécanisme possible », estiment les chercheurs.
Les scientifiques indiquent par ailleurs avoir utilisé les embryons unicellulaires « anormaux », qui ne se développent pas, « pour évaluer les méthodes d’édition du génome humain ». Ils concluent sur ce point qu’ils ne sont probablement pas « un système de test fiable » (cf. L’édition du génome des embryons humains, le plus grand défi bioéthique du XXIème siècle ? ; Editer le génome : des conséquences imprévisibles ?).
NDLR : Pour mener cette recherche, les scientifiques ont utilisé des embryons donnés à la recherche après avoir été fabriqués dans un contexte de procréation médicalement assistée. Considérer l’embryon comme un matériau de laboratoire est problématique d’un point de vue éthique (cf. L’embryon humain, cet animal de laboratoire ; L’embryon : de l’avortement au matériau de laboratoire).
[1] Anthony C. F. Perry, Human embryonic genome activation initiates at the one-cell stage, Cell Stem Cell (2021). DOI: 10.1016/j.stem.2021.11.012. www.cell.com/cell-stem-cell/fu … 1934-5909(21)00484-72
Source : Phys.org, University of Bath (21/12/2021) – Photo : iStock
