Des scientifiques chinois trouvent le facteur clef qui déclenche l'expression du génome chez l'embryon

Selon un article publié sur le site internet de la revue scientifique Cell, des scientifiques chinois ont identifié le facteur déterminant qui active l'expression des gènes chez les embryons humains, franchissant ainsi une étape supplémentaire pour tenter d'expliquer le mystère du développement humain au stade embryonnaire.

La vie humaine commence avec un ovule fertilisé. Cependant, dans les deux premiers jours qui suivent la fertilisation, on ne retrouve pratiquement aucune trace d'expression génétique dans l'embryon. Auparavant, les scientifiques ignoraient comment le génome s'activait et permettait l'expression des gènes chez les jeunes embryons.

« Qu'est-ce qui active l'expression des gènes ? C'est un mystère qui taraude les scientifiques du monde entier depuis fort longtemps. Nous sommes les premiers à trouver la réponse », affirme Liu Jiang, principal rédacteur de l'article.

Pendant la croissance d'un être humain, différents gènes sont appelés à s'exprimer au bon moment et au bon endroit. Le code génétique stocké dans l'ADN est « interprété » par l'expression génétique, ce qui permet le développement des caractéristiques spécifiques de chaque individu.

Une équipe de chercheurs de l'Institut de génomique de Beijing, le centre de recherche sur le génome affilié à l'Académie des sciences de Chine, menée par M. Liu, a travaillé conjointement avec deux groupes de scientifiques, le premier issu du Centre pour la médecine reproductive de l'université du Shandong, dirigé par Chen Zijiang, le second issu de l'université médicale de Guangzhou, dirigé par Liu Jianqiao. Ensemble, ils ont découvert que le facteur de transcription OCT4 jouait un rôle décisif dans l'activation des gènes zygotiques.

Lors des deux premiers jours de l'embryon, un zygote humain va croître à l'intérieur de huit cellules, après la division des cellules en trois. Une fois que l'embryon possède huit cellules, il va générer une quantité suffisante d'OCT4 qui va directement s'accrocher à l'ADN et activer l'expression des gènes, comme l'explique M. Liu.

Les chercheurs ont par ailleurs découvert que l'activation du génome suit un processus particulier. « En général, les vieux gènes commencent à s'exprimer lors des premières phases embryonnaires tandis que les jeunes gènes s'expriment plus tard », rapporte M. Liu.

Les humains possèdent plus de 20 000 gènes qui reflètent la longue chaîne de leur évolution. Certains gènes existaient déjà au commencement de la vie sur terre et constituent donc de très vieux gènes. D'autres sont nés quand les mammifères sont apparus, et sont donc considérés comme de jeunes gènes. Certains même sont apparus avec l'espèce humaine, ce qui fait d'eux les gènes les plus jeunes.

« Nous avons découvert que l'expression des vieux gènes se manifestait le plus souvent dans les premières phases de la vie de l'embryon. Ces gènes, qui sont communs à davantage d'espèces vivantes, sont nécessaires dès le début du développement embryonnaire », explique M. Liu.

Mais comment le génome humain fait-il la différence entre les vieux et les jeunes gènes, la réponse à cette question reste en suspens et nécessitera des recherches supplémentaires.

L'étude montre aussi que les transposons, une séquence ADN spécifique, sont particulièrement actifs dès les premiers stades de l'embryon humain et pourraient être des éléments déclencheurs de leur évolution.

« Ces transposons peuvent sauter d'une position à l'autre à l'intérieur du génome et provoquer des mutations ADN. Comme ils sont actifs seulement aux premiers stades embryonnaires, mais pas dans des tissus distincts, les mutations provoquées par leur mobilité sont davantage susceptibles d'être transmises à la lignée germinale et donc aux générations suivantes », rapport M. Liu.

« Comme les mutations ADN sont le moteur de l'évolution, nous pensons que ces transposons en activité ont un impact considérable sur l'évolution de l'homme, » poursuit-il.

Avant la parution de cette étude, le plus grand obstacle de la recherche dans ce domaine était le nombre limité d'embryons humains disponibles pour mener les expériences. Mener une recherche similaire à celle qui vient d'être réalisée coûterait des millions d'embryons animaux, or avoir à sa disposition un tel nombre d'embryons humains n'était ni possible matériellement ni défendable éthiquement.

« Nous avons optimisé la méthodologie de nos expériences afin de pouvoir mener la recherche avec un très petit nombre d'embryons humains », explique M. Liu.

Selon l'article, les scientifiques ont utilisé entre 50 et 100 cellules, toutes issues de fertilisations in vitro avec l'accord par écrit des couples donateurs.