Depuis plus de 15 ans, Saadi Khochbin étudie les spermatozoïdes. Grâce à ses travaux, il sera possible de mieux dépister le cancer, voire de le soigner. Petite introduction à l'épigénétique...

Directeur de département à l’Institut Albert Bonniot, Saadi Khochbin sera présent aux Fondamentales du CNRS samedi 11 octobre (à la session "Comment l'environnement influence-t-il nos gènes ?"). Ce sera l’occasion pour lui d’interagir avec le public au sujet de ses travaux sur l’épigénétique et la signalisation cellulaire, pour lesquels il reçoit la Médaille d’argent 2014 du CNRS. Cette récompense distingue l’originalité et la qualité de ses recherches sur un sujet atypique : l’épigénétique des spermatozoïdes.

La boîte noire des spermatozoïdes

Les spermatozoïdes sont des cellules uniques dans leur genre : ils sont non seulement indispensables pour la reproduction de l’espèce, mais ils sont aussi le seul type de cellule destiné à quitter le corps. C’est ainsi qu’ils permettent la transmission du génome mâle. Cependant, l’environnement auquel ils seront confrontés au cours de leur voyage leur est hostile. Le transport du génome à l’extérieur de l’organisme nécessite donc une protection particulière pour qu’il ne soit pas endommagé.

Dans les cellules de l’organisme (non sexuelles), l’ADN qui compose le génome est empaqueté autour de protéines appelées histones, formant des structures appelées nucléosomes. Ces structures participent à la protection du génome et à la régulation de l’expression des gènes. Dans les spermatozoïdes, ce sont les protamines qui se substituent aux histones. Ces protéines permettent une compaction renforcée du génome, présentant ainsi une meilleure protection. Pendant la formation des spermatozoïdes, le génome est compacté par un remplacement des histones par les protamines et ce processus est inversé après la fertilisation, une fois que le spermatozoïde est entré dans l’ovule. Les protamines sont à leur tour remplacées par les histones maternelles. « Mais le mécanisme qui régit ce changement de protéines est une véritable boîte noire ! » s’exclame Saadi Khochbin.

L’épigénétique ou l’information en dehors de l’ADN

« Nous pouvons nous poser beaucoup de questions sur ce processus. Il faut une énergie colossale pour permettre une telle réorganisation du génome. Comment les histones sont-elles retirées ? Comment se fait le réassemblage ? De plus, les histones portent elles aussi de l’information. Comment celle-ci est-elle maintenue ? » En effet, il n’y a pas que l’ADN qui contient de l’information héréditaire, d’autres éléments jouent aussi un rôle majeur. C’est ce qu’étudie l’épigénétique. Certaines modifications chimiques des histones permettent de baliser le génome, indiquant différentes régions : des zones comportant des gènes, des zones de régulation, des fins de chromosomes (télomère)... Or, pendant la formation des spermatozoïdes, les histones sont retirées et remplacées. Comment, après fécondation, l’indication des différentes régions est-elle reconstituée ? Le chercheur étudie ce processus depuis plus de 15 ans, et le fruit de ces recherches pourrait permettre de dépister et soigner le cancer.

Des mécanismes communs

En effet, le développement du cancer partage des points communs avec la genèse de spermatozoïdes. Dans une tumeur maligne, les cellules sont reprogrammées et colonisent d’autres organes. Cette transformation cellulaire dépend en grande partie de modifications épigénétiques qui permettent l’expression de gènes normalement inutilisés. Ainsi, le chercheur a pu voir que des gènes exprimés uniquement dans les cellules germinales mâles en temps normal, sont aussi exprimés dans les cellules cancéreuses. La spécificité d’expression de ces gènes, uniquement dans les cellules cancéreuses ou germinales, en fait un marqueur potentiel de dépistage et une cible thérapeutique de choix. Les chercheurs de l’équipe de Saadi Khochbin ont identifié 26 gènes permettant un meilleur pronostic du cancer du poumon. De plus, leur compréhension des mécanismes régissant la reprogrammation cellulaire pourrait permettre de mieux la contrôler et de contenir l’évolution des cancers.

Si le sujet vous intéresse, rendez-vous aux Fondamentales le samedi 11 octobre prochain !

>> Crédits : Larissa Caudwell, Le.Mat (Flickr, licence cc)