Épigénétique Flashcards
chromatine = ?
ADN + tous les changements liés à l’ADN
ADN + échaffaudage de protéines, incluant: - facteurs de transcription
- histones
si toutes les cellules de notre corps partagent exactement la même information génétique (à l’exception des lymphocytes), comment fait-on pour avoir différents types de cellules avec des fonctions très différentes ?
Une cellule embryonnaire doit donc se différencier en activant les gènes requis pour sa fonction, et en inactivant ceux qui ne lui sont pas nécessaires
. Ces gènes doivent être inactivés de façon permanente => évite involution et que cellule déjà différenciée se différencie en un autre type cellulaire
contrôle de la différenciation est initialement enclenché par … + les fonctions de ces composantes?
facteurs de transcription
- activent ou inhibent les gènes développementaux,
- par la suite, modifient la chromatine de façon à ce que les gènes d’une cellule (et par le fait même de ses descendantes) demeurent actifs ou inactif, et ce de façon constante jusqu’à la mort de l’individu.
modifications engendrés par facteurs de transcription sont de quel type?
+ elles contrôlent quoi?
modifications de la chromatine = des changements épigénétiques, et ce sont ces modifications qui contrôlent la transcription
qu’est-ce que l’évolution clonale?
les mécanismes responsables de la transmission de ces modifications épigénétiques deviennent défectueux, ce qui permet aux cellules cancéreuses d’inactiver des gènes normalement actifs (p. ex., P53), et d’activer des gènes qui devraient normalement être inactifs (p. ex., des oncogènes); ces perturbations épigénétiques permettent aux cellules cancéreuses de devenir de plus en plus agressives.
gènes suivant la notion d’empreinte parentale = ?
gènes ne suivaient pas les lois de Mendel: l’expression (la transcription) des allèles ce ces gènes était influencée par leur origine parentale.
à quoi empreinte parentale fait référence?
+ un exemple de la dissonance entre empreinte et expression
la méthylation de l’allèle. Une empreinte maternelle indique que l’allèle d’origine maternelle est méthylé: cet allèle méthylé n’est donc pas transcrit, d’où l’expression paternelle.
Les modifications épigénétiques de la chromatine contrôlent la transcription, et sont caractérisés par quatre principes fondamentaux:
- une marque épigénétique doit altérer la chromatine, sans changer la séquence de nucléotides de l’ADN;
- une marque épigénétique doit être transmise fidèlement d’une cellule à toutes ses descendantes - cette caractéristique garantit que la différenciation est irréversible;
- ces marques doivent être effacées dans les cellules de l’embryon précoce (pendant les 4 premiers jours post-conception, soit avant le stade de blastocyste; notez que les gènes sujets à une empreinte parentale constituent une exception à cette règle);
- après le stade blastocyste (avec la différenciation des cellules de la morule en bouton embryonnaire et en trophoblaste) les cellules de l’embryon recommencent à marquer leur chromatine, selon leurs voies de différenciation.
Les marques épigénétiques peuvent se faire à quatre niveaux:
impact local vs. bcp de segments?
- méthylation des cytosines de l’ADN
- altérations des histones
- protéines Polycomb (Pc) et Trithorax (TTX)
- structure des nucléosomes.
La méthylation des cytosines et les altérations des histones ont un impact local, alors que les protéines Pc et TTX contrôlent de longs segments d’ADN comportant plusieurs gènes.
- Méthylation des cytosines
que s’agit-il?
comment ça se transmet aux cellules descendantes? (3 étapes)
impact de la méthylation sur transciption?
que s’agit-il : L’enzyme DNA-méthyle- transférase (DNMT) peut ajouter un méthyle (CH3) sur le 5e carbone des cytosines (m5C).
comment ça se transmet aux cellules descendantes? (lors de la synthèse d’ADN)
avant synthèse: Les deux brins d’ADN méthylés sont dénaturés en ADN simple-brin (ssDNA).
pendant synthèse: La DNA-Pol transforme chacun des brins de ssDNA en dsDNA; notez que le brin original est méthylé, et que le brin neuf ne l’est pas.
après synthèse: Le DNMT est intimement lié à la machinerie de synthèse de l’ADN: dès qu’il reconnaît une cytosine méthylée sur un brin, il méthyle la cytosine sur le brin complémentaire.
(Des facteurs de transcription inhibiteurs (FT-I) recrutent le DNMT, ce qui occasionne une méthylation des cytosines qui sont immédiatement suivies d’une guanine)
impact de la méthylation sur transciption?
La méthylation des cytosines inhibe la transcription
oxydation des cytosines spontanée en Uracil (qui agiront en thymines ) est la cause la plus importante de quoi
Cette oxydation des Cytosines est la cause la plus importante de mutations ponctuelles, en génétiques et en oncologie.
qu’est-ce que les cytosines méthylées recrutent pour s’assurer de l’inhibition de la transcription?
MeCP (Methyl-cytosine-binding protein) = grosses protéines sont plus efficaces que le groupe méthyle à lui-seul pour empêcher la liaison des gènes avec des facteurs de transcription activateurs: cette configuration de la chromatine est plus inhibitrice.
MeCP est essentiel pour quoi + où se situe t-il?
Le MECP est essentiel pour le développement de l’embryon5. Ce gène est situé sur le chromosome X, et sa transmission est dominante.
vrai ou faux. la méthylation des cytosines peut à elle seule empêcher la reconnaissance de ces gènes par d’autres facteurs de transcription, empêchant ainsi leur transcription.
vrai - mais avec le MeCP l’inhibition par méthylarion est plus efficace
Les MeCP recrutent à leur tour quel enzyme et cela permet de faire le lien avec quel niveau de marquage épigénétique?
Les MeCP recrutent à leur tour l’enzyme HDAC (histone désacétylase) - ainsi, la méthylation de l’ADN contrôle l’acétylation des histones.
acétylation des histones
histone est hypo-acétylée lorsqu’elle possède … ,et qu’elle est hyper-acétylée lorsqu’elle en possède …
+ impact de l’acétylation
histone est hypo-acétylée lorsqu’elle possède < (=) 1 acétyle, et qu’elle est hyper-acétylée lorsqu’elle en possède (=) > 3.
L’acétylation des histones altère leur structure secondaire et tertiaire: plus les histones sont acétylées, et plus elles adoptent une configuration d’euchromatine, et donc, plus les gènes sur lesquels elles sont localisées sont facilement transcrits.
énumères changements que peut subir chacune des histones (chaque aa des histones) – plus conséquence
Chacune des histones peut être modifiée par l’addition d’un groupe méthyle, acétyle, phosphore, ribose, ubiquitine, biotine, sumo,
Une cinquantaine de molécules peuvent être couplées aux acides aminés des histones, générant des dizaines de milliers de possibilités moléculaires contrôlant la transcription au niveau des histones
qu’est-ce que le code d’histones?
modifications des histones contrôlent la transcription ( peuvent soit ouvrir ou compacter la chromatine, pour activer ou inhiber sa transcription)
Polycomb et Trithorax
que sont-elles?
action sur la transcription et code d’histones?
qui les recrutent?
Pc et TTX sont deux grandes familles de protéines.
TTX active la transcription sur de longs segments d’ADN,
Pc inactive transcription, contrôlant ainsi l’expression de plusieurs gènes contigus.
Les Pcs et les TTXs sont généralement recrutés par des histones spécifiquement modifiées (code d’histone); de même,
les Pcs et les TTXs peuvent modifier le code des histones.
les 2 fonctions de la trithorax (TTX)
peut prendre un trançons de chromosome et l’activer en euchromatine
+ fonction topoïsomérase roule/déroule ADN autour des histones pour activer ou inhiber le gène
après fécondation, qu’arrive-t-il à l’ADN paternel?
l’ADN paternel se défait des protamines pour s’associer aux histones. Cette association doit être parfaite afin d’assurer que les gènes requis puissent être accessibles; les mécanismes qui contrôlent cette association sont incompris, mais ils constituent un des miracles de la vie - des erreurs à ce niveau sont vraisemblablement fatales.
action de l’ARN dans la méthylation + impact sur la transciption
L’ARN double-brin (dsRNA - double stranded RNA) peut inhiber la transcription des gènes, puisqu’il se lie à la séquence d’ADN complémentaire où il recrute l’enzyme Met1 qui méthyle les CG adjacents.
cascade dsRNA / Met1
caractéristiques:
- véritable mécanisme épigénétique: la méthylation des CG est transmise de la cellule marquée à toutes ses descendantes, sans requérir la présence subséquente de dsRNA – - cette méthylation inhibe la transcription des gènes
- constitue un contrôle pré- transcriptionnel.
cascade dsRNA / Met1
caractéristiques:
- véritable mécanisme épigénétique: la méthylation des CG est transmise de la cellule marquée à toutes ses descendantes, sans requérir la présence subséquente de dsRNA – - cette méthylation inhibe la transcription des gènes
- constitue un contrôle pré- transcriptionnel. Ce mécanisme contraste avec les autres modes de contrôle de la transcription via les ARN qui modulent la transcription via la machinerie de traduction (le contrôle post-transcriptionnel).
commentaire sur cycle d’inhibition de la transcription:
on peut entrer dans le cycle d’inhibition de la transcription par plusieurs mécanismes –>
(méthylation des cytosines, désacétylation des histones et autres changements du code d’histones, recrutement de Pc et dsRNA), mais quel que soit le point d’entrée, on active tous les autres mécanismes:
=> Il s’agit d’une double-assurance: lorsqu’il est décidé d’inactiver un gène, ce gène est irrémédiablement inactivé dans cette cellule et dans toutes ses descendantes afin de s’assurer que la cellule ne puisse jamais se dé-différencier.
méthylation des cytosines peut altérer le code d’histones, que les histones modifiées peuvent recruter le DNMT pour méthyler les cytosines, que les modifications d’histones peuvent recruter des Pcs ou des TTXs, et que certaines Pcs et TTXs peuvent modifier les histones
quels ARN ont un rôle crucial dans le contrôle épigénétique de la transcription pendant l’embryogenèse, la différenciation et la carcinogenèse ?
les siRNA, miRNAs, Piwi-interacting-RNAs (piRNA), long non- coding RNAs (lncRNAs) et circular-RNAs (circRNAs)
Les … sont impliqués dans essentiellement toutes les cascades développementales de l’embryogenèse normale, et leur rôle dans le cancer est donc du plus grand intérêt.
Les ARN-i (ARN- inhibiteurs) sont impliqués dans essentiellement toutes les cascades développementales de l’embryogenèse normale, et leur rôle dans le cancer est donc du plus grand intérêt.
commentont peut générer des siRNAS
- L’ADN peut générer un ARN complémentaire à lui-même, formant une ou plusieurs « épingle(s) à cheveux » de dsRNA.
- De même, lorsque les deux brins d’un même segment d’ADN sont transcrits, ils sont complémentaires et leur liaison forme un dsRNA.
dans le cytoplamse, les dsRNA sont reconnus par quel enzyme + quel est son rôle?
s dsRNA sont reconnus par l’enzyme Dicer. Dicer les coupe en courts segments de dsRNA de 18-25 nt: les siRNA (short inhibitory RNA).
destin des siRNA (produits par Dicer)
réponse inclut rôle + complexe formé de siRNA et d’une autre molécule
transférés à RISC: lorsque le complexe RISC-ssRNA (ARN simple-brin) reconnaît une séquence d’ARN complémentaire, il la clive (voir diagramme ci-bas); cette destruction de l’ARNm empêche donc la traduction de cet ARNm en protéine - il s’agit donc d’un contrôle post-transcriptionnel.
rôle de IGF2 et H19 + lien avec triploïdies
IGF2 - facteur de croissance qui active prolifération cellulaire de plusieurs organes lors d’embryogénèse
H19 - frein de croissance => inhibe expression de IGF2
lors de triploïdie paternelle - qu’un seul H19 pour deux IGF2 –> surexpression => croissance anormale du placenta dans les môles partielles
lors de triploïdie maternelle - 2 H19 pour 1 IGF2 donc y’a sous-expression d’IGF2 => retard de croissance sévère du foetus
Rétention post-mortem (diploïdes: 1 pat + 1 mat) + lien avec P57:
certaines villosités sont volumineuses et œdématiées (hydropiques). Puisqu’il y a une composante chromosomique maternelle, le cytotrophoblaste exprime le P57 (P57 a une empreinte paternelle).
Môle partielle (triploïde: 2 pat + 1 mat) + lien P57
il y a plus de villosités hydropiques que dans la rétention post-mortem. Le cytotrophoblaste exprime le P57
Môle partielle (triploïde: 2 pat + 1 mat) + lien P57
il y a plus de villosités hydropiques que dans la rétention post-mortem. Le cytotrophoblaste exprime le P57
Môle complète (diploïde: 2 pat, 0 mat):
les villosités sont extrêmement volumineuses (jusqu’à 5 mm de diamètre) et très hydropiques. Le cytotrophoblaste n’exprime pas le P57 (mais le P57 est exprimé dans le syncytiotrophoblaste et dans la déciduale - l’empreinte parentale du P57 est restreinte à certains tissus).
Preuves de l’empreinte parentale:
- Expression phénotypique de certaines disomies uniparentales (UPD) chez les souris et les humains14 - explications + syndromes associés
le chromosome est présent en deux copies, mais ces deux copies proviennent du même parent. Par exemple, le syndrome de Prader-Willi (UPD-15mat), d’Angelman (UPD- 15pat), et le syndrome de Beckwith-Wiedemann (UPD-11pat).
