Épigénétique et cancer : Ce que dit la science

L’épigénétique, étudiant les modifications héréditaires de l’expression génique sans altération de la séquence d’ADN, est devenue un domaine clé dans la compréhension du cancer. De la méthylation de l’ADN à la modification des histones et aux ARN non codants, ces changements épigénétiques influencent le développement et la progression des tumeurs et offrent de nouvelles avenues pour le diagnostic et le traitement. Cet article explore ces mécanismes et leur implication dans divers aspects de l’oncologie, y compris le potentiel de la nutrigénomique dans la prévention du cancer.

L’épigénétique dans le diagnostic du cancer

La détection précoce et précise du cancer est l’étape majeure vers un traitement réussi. La méthylation de l’ADN, qui est le processus d’ajout de groupes méthyle aux molécules d’ADN, modifiant ainsi l’activité d’un segment d’ADN sans changer la séquence elle-même, est une approche prometteuse pour détecter les motifs de méthylation anormaux associés au développement du cancer. Cette modification peut influencer l’activité des gènes et est donc cruciale pour comprendre comment certains gènes peuvent favoriser ou prévenir le cancer. La détection de l’hyperméthylation du promoteur a suscité beaucoup d’attention dans le diagnostic du cancer.

La modification des histones, qui implique des changements dans les protéines autour desquelles l’ADN est enroulé, est un autre biomarqueur épigénétique potentiel. Ces protéines, appelées histones, jouent un rôle clé dans la régulation de l’expression des gènes. Les modifications, telles que l’ajout ou le retrait de groupes chimiques sur ces histones, peuvent activer ou désactiver des gènes et sont donc essentielles dans le processus de développement du cancer. La détection de modifications post-traductionnelles anormales dans les histones est une approche émergente pour le diagnostic du cancer et les prédictions de résultats. Dans le cancer du poumon, des modifications spécifiques des histones, telles que des niveaux inférieurs de méthylation de H3 et H4, ont été associées à un pronostic médiocre et à la mortalité.

La méthylation des miARNs est un nouveau biomarqueur épigénétique dans différents cancers, notamment le cancer du poumon. L’hyperméthylation de miR-124a et MiR-29 a été associée à un mauvais pronostic dans le cancer du poumon.

Mécanismes épigénétiques

Les changements épigénétiques peuvent « allumer » ou « éteindre » un gène grâce à divers mécanismes, notamment la méthylation de l’ADN, la modification des histones et les ARN non codants.

Méthylation de l’ADN : Il s’agit du transfert d’un groupe méthyle à une position spécifique de l’ADN pour moduler le recrutement de protéines essentielles à l’initiation de l’expression génique. En général, la méthylation bloque l’expression génique, et la déméthylation est nécessaire pour lever cette inhibition.
Modification des histones : Les histones sont des protéines chromosomiques enroulées autour de l’ADN. Un emballage serré des histones empêche l’accès des protéines régulant l’expression génique à l’ADN, inhibant ainsi l’expression. Un emballage lâche des histones a l’effet inverse. La modification des histones consiste à ajouter ou à enlever des groupes chimiques pour réguler l’emballage serré ou lâche des histones.
ARN non codants : Les séquences d’ADN sont transcrites pour générer des ARN codants ou non codants. Alors que les ARN codants produisent des protéines, les ARN non codants contrôlent l’expression génique par divers mécanismes.

Les changements épigénétiques dans le cancer

Les changements épigénétiques sont associés au développement et à la progression du cancer. Cependant, leur nature réversible et leur modèle d’hérédité somatique en font des cibles thérapeutiques potentielles. Dans la recherche sur le cancer, l’épigénétique est essentielle pour le diagnostic précoce, la détection du type de cancer et la conception de nouvelles thérapies.

Méthylation de l’ADN dans le cancer : L’hypométhylation globale de l’ADN est accompagnée d’une hyperméthylation dans d’autres régions. L’hypométhylation induit l’expression d’oncogènes (gènes favorisant le cancer), tandis que l’hyperméthylation supprime l’expression de gènes suppresseurs de tumeurs. Ces processus collectifs initient et favorisent le développement du cancer.
Modification des histones dans le cancer : Des niveaux plus faibles de modifications post-traductionnelles des histones (méthylation ou acétylation) sont associés à de mauvais pronostics dans les cancers de la prostate, du poumon et du rein. À l’inverse, des niveaux plus élevés d’une modification spécifique de l’histone (H3K9ac) sont associés à une survie plus faible dans le cancer du poumon.
Micro-ARNs (miARNs) dans le cancer : Les miARNs sont un type d’ARN non codant qui se lient aux ARN messagers cibles pour inhiber leur traduction et la synthèse ultérieure de protéines. Des changements dans leur structure et leur fonction peuvent déclencher des maladies. Certains miARNs à fonction oncogénique sont appelés onco-miARNs.

Une réduction de l’expression de miR-101 a été observée dans de nombreux types de cancer, ce qui entraîne une augmentation de l’expression d’une enzyme responsable de la méthylation de l’histone. Cette induction de la méthylation dans les gènes suppresseurs de tumeurs peut augmenter le risque de développement du cancer.

L’épigénétique dans le traitement du cancer

Les thérapies épigénétiques combinées ont montré des résultats prometteurs dans le traitement des patients atteints de cancer, car la tumorigenèse est associée à de nombreux changements épigénétiques. Il est essentiel d’identifier les changements génétiques et épigénétiques spécifiques associés à la tumorigenèse chez chaque patient pour tirer le meilleur parti de ces thérapies.

Dans le cancer de la vessie, l’expression des gènes suppresseurs de tumeurs est inhibée par le complexe répressif polycomb ou la méthylation de l’ADN de novo. La suppression de l’expression médiée par le complexe répressif polycomb peut être traitée avec des inhibiteurs de l’enzyme de méthylation de l’histone. De même, la méthylation de l’ADN de novo peut être bloquée par des inhibiteurs de la DNACes traitements épigénétiques peuvent être associés à une chimiothérapie conventionnelle pour augmenter l’efficacité du traitement. Une combinaison de chimiothérapie et de médicaments épigénétiques a été trouvée pour réduire la croissance de cancers agressifs en rechute et réfractaires, tels que le lymphome diffus à grandes cellules B. Les médicaments épigénétiques aident également à augmenter la sensibilité des cellules cancéreuses à la chimiothérapie.

La cytotoxicité induite par une chimiothérapie à haute dose peut déclencher des changements épigénétiques dans les cellules cancéreuses, tels que la méthylation de l’ADN et l’acétylation de l’histone. Cela peut entraîner une résistance aux médicaments. Le traitement avec des inhibiteurs de ces processus épigénétiques peut supprimer la résistance aux médicaments et améliorer le pronostic du cancer.

Comprendre le rôle de l’épigénétique dans le cancer est essentiel pour développer des stratégies de diagnostic précoce, de traitement ciblé et d’amélioration des résultats pour les patients atteints de cancer. Les découvertes en épigénétique ouvrent la voie à une approche plus précise et personnalisée de la lutte contre le cancer. Alors que l’épigénétique joue un rôle essentiel dans le traitement du cancer, elle est également intimement liée à un autre domaine important : la nutrigénomique.

Qu’est-ce que la nutrigénomique ?

La nutrigénomique étudie comment les nutriments et les composés alimentaires peuvent induire des modifications épigénétiques. Par exemple, certains aliments sont riches en composés capables d’influencer la méthylation de l’ADN, un processus clé en épigénétique. Des nutriments comme l’acide folique, les vitamines B, et les polyphénols présents dans les fruits et légumes peuvent aider à réguler l’activité génétique de manière bénéfique. Ces composés peuvent activer ou réprimer l’expression de gènes liés au cancer, offrant ainsi un potentiel de prévention et de traitement.

De plus, la consommation régulière d’aliments spécifiques peut jouer un rôle dans la modification des histones et dans la régulation des ARN non codants, deux autres aspects importants de l’épigénétique. Par exemple, les acides gras oméga-3, trouvés dans les poissons gras, sont connus pour influencer les ARN non codants, qui à leur tour peuvent réguler l’expression génique liée au développement du cancer.

Cette interconnexion entre l’alimentation et l’épigénétique ouvre des perspectives fascinantes pour la prévention et la gestion du cancer, soulignant l’importance d’une alimentation équilibrée et riche en nutriments pour maintenir une santé optimale.

L’importance de la nutrigénomique dans la compréhension du cancer

L’épigénétique est un domaine complexe de la biologie qui explore comment les facteurs environnementaux et le mode de vie humain influencent l’expression des gènes. Un aspect particulièrement fascinant de cette étude est la nutrigénomique, qui se penche sur la manière dont la nutrition peut interagir avec nos gènes et, par conséquent, avoir un impact significatif sur notre santé, y compris dans le contexte du cancer.

Nutrigénomique : L’alimentation et les modifications épigénétiques

La nutrigénomique se concentre sur la manière dont les nutriments que nous consommons peuvent influencer notre épigénétique. Notre alimentation fournit une vaste gamme de composés, tels que les vitamines, les minéraux et les phytonutriments, qui peuvent agir comme des régulateurs épigénétiques.

Méthylations d’ADN : Certains nutriments, tels que l’acide folique et la vitamine B12, sont essentiels à la méthylation de l’ADN. Une déficience en ces nutriments peut entraîner des anomalies dans la méthylation de l’ADN, ce qui peut contribuer à la genèse du cancer.
Histones et Alimentation : Les composés alimentaires, comme les polyphénols présents dans les fruits et légumes, peuvent influencer la modification des histones. Ils peuvent aider à maintenir une structure d’histone propice à la régulation génique normale.
ARN non codants : Certains acides gras, tels que les acides gras oméga-3, ont été associés à la régulation des ARN non codants. Ces ARN peuvent jouer un rôle crucial dans la régulation des gènes impliqués dans la croissance tumorale.

Nutrigénomique et prévention du cancer

L’impact de la nutrigénomique dans la prévention du cancer est indéniable. Une alimentation équilibrée et riche en nutriments essentiels peut aider à maintenir une épigénétique saine, réduisant ainsi le risque de modifications épigénétiques néfastes liées au cancer.

Par exemple, des études ont montré que les régimes riches en légumes crucifères, tels que le brocoli et le chou-fleur, contiennent des composés qui peuvent soutenir la méthylation de l’ADN, contribuant ainsi à prévenir la survenue de changements épigénétiques associés au cancer.

Sources :

https://www.cureus.com/articles/76816-epigenetics-the-key-to-future-diagnostics-and-therapeutics-of-lung-cancer#!/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2802667/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5008069/
https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-020-01197-3
https://www.news-medical.net/health/Understanding-the-Vital-Role-of-Epigenetics-in-Cancer.aspx