Epigénétique : quand la Science donne raison à la Naturopathie

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Depuis ces  2 dernières décennies, la population française doit faire face à de nouvelles problématiques de santé publique : surpoids et obésité, carence en fer, développement du diabète et des maladies cardio-vasculaires.

A la moitié du 20ème siècle, les maladies cardiovasculaires et les cancers sont devenus les deux principales causes de mortalité en France.

Selon l’OMS (Organisation Mondiale de la Santé),  l’obésité a plus que doublé en moins de 30 ans, et les risques de maladies chroniques augmentent parallèlement à la vieillesse de la population. C’est pourquoi l’OMS a élaboré un plan d’action mondial, afin de lutter contre les maladies non transmissibles. Les maladies chroniques comme le diabète et les maladies cardiovasculaires font pleinement partie de ce plan.

Parallèlement, on observe un changement des repères familiaux au vu du nombre important de séparations parentales ; la modification du mode de vie et sa sédentarisation, l’émancipation des femmes, la transmission culinaire en perte de vitesse, et le cadre réglementaire de plus en plus exigeant.

Un nouvel espoir pour l’avenir : l’épigénétique

Au sein de nos sociétés modernes, la quête du bien-être et de la santé est une préoccupation de plus en plus importante. Elle se retrouve dans la circulation d’un grand nombre d’informations diffusées à travers les émissions de télévision et les ouvrages spécialisés.

Certaines d’entre elles élèvent l’alimentation au statut de véritable alliée de la santé.

Pourtant, déjà en 1984, les français classaient le régime alimentaire en première position dans les pratiques d’hygiène pour conserver un bon état de santé et le lien entre alimentation et santé n’est pas une découverte contemporaine.

L’humanité a toujours lutté contre diverses maladies et c’est tout d’abord avec la nourriture et les végétaux qu’elle a commencé à se soigner.

Les sciences fondamentales nous apportent désormais la preuve que l’alimentation influence la santé durant toute la vie.

L’épigénétique est l’une de ces sciences qui émerge, révolutionne la biologie et soulève de nombreuses questions dans la sphère scientifique


« L’épigénétique a toujours été l’ensemble de ces choses bizarres et merveilleuses que la génétique ne sait pas expliquer. »
Denise Barlow

QU’EST-CE QUE L’EPIGENETIQUE ?

Composé du préfixe « Epi », qui en grec signifie « au-dessus », L’épigénétique se définit comme étant le domaine qui étudie comment l’environnement et l’histoire individuelle de chacun influencent l’expression des gènes.

C’est l’étude de l’épigénome, autrement dit, de l’ensemble de nos gènes.


COMMENT CELA FONCTIONNE T’IL ?

Transcription et lecture de l’ADN

L’épigénome, véritable interface entre le génome et l’environnement, est composé d’éléments qui recouvrent en quelque sorte le génome, lui-même constitué de l’ADN, composant du noyau de chaque cellule humaine.

Ces éléments, que l’on nomme marques épigénétiques, sont des groupements chimiques de protéines qui se positionnent sur l’ADN ou les histones, et qui relient les chromosomes de notre organisme entre eux pour finalement former la molécule d’ADN.

Elles proviennent de sources naturelles comme la nourriture et de sources artificielles comme les médicaments et les pesticides. Ces mécanismes chimiques sont potentiellement réversibles et ont la capacité de modifier l’expression des gènes.

Pour rappel, un gène dit codant, c’est-à-dire un gène qui s’exprime, est une séquence d’ADN qui code pour une protéine. Le gène codant pour la protéine voulue doit être accessible pour tout d’abord être copié en une molécule mobile, l’ARN messager : Cette étape est appelée Transcription (Fig. 1)

Fig.1. 1ère étape de la synthèse des protéines : la transcription, c’est-à-dire la copie d’un gène (ADN) en ARNm, dans le noyau

Puis, cette molécule (ARNm) va être lue et les protéines vont se former à partir d’acides aminés : C’est ce qu’on appelle la Traduction (Fig. 2)

Fig.2. La 2ème étape est appelée traduction : c’est-à-dire la lecture de l’ARNm et la formation des protéines à partir d’acides aminés présents dans le cytoplasme

 

Ainsi, le contrôle de l’expression des gènes se fait essentiellement par la modulation de l’accessibilité des gènes.

Or, en général, l’accès aux gènes est difficile et ce, parce que l’ADN est compacté. En effet, les 46 chromosomes de l’ADN humain mis bout à bout représentent une longueur totale d’environ deux mètres qu’il faut faire tenir dans un noyau de 5µm de diamètre. (Fig.3)

La cellule dispose d’un système qui compacte l’ADN tout en laissant la possibilité à chaque gène d’être accessible quand le besoin se présente. Le rôle des histones est de faire varier le degré de compaction de l’ADN et donc l’accessibilité aux gènes, mais elles permettent également de regrouper différentes parties du génome qui doivent s’exprimer ensemble, ou au contraire séparément.

Ainsi, en modifiant les interactions entre l’ADN et les histones, on permet ou non l’expression des gènes.

Fig.3. L’ADN chromosomique est empaqueté à l’intérieur du noyau à l’aide des nucléosomes. Un nucléosome est composé de huit protéines histone autour desquelles l’ADN s’enroule 1.66 fois : c’est l’eurochromatine.

Les modifications chimiques ou marques épigénétiques vont se positionner sur les gènes ou histones et donc permettre l’accès ou non des gènes. Elles permettent différentes lectures de l’ADN et régulent l’expression des gènes.

La formation des marques épigénétiques dépendent :

  •       du stade de développement de l’individu
  •       de l’organe et du type cellulaire
  •       de l’environnement (nutriment, stress, pollution,…).

En effet, un gène a pour fonction de synthétiser des protéines utiles à l’organisme. De plus, certaines protéines ne sont produites que pendant des stades spécifiques de développement ou de la vie d’un organisme. Elles sont, par exemple, responsables de traits éphémères : c’est le cas du passage de la chenille au papillon. Par ailleurs, d’autres protéines ne sont utiles que dans certains types de cellules spécialisées et sont inutiles dans d’autres.

Chacune des cellules de l’organisme possèdent l’ADN dans son entier. Cet ADN ou patrimoine génétique est spécifique à chaque individu et issu des parents : C’est ce qu’on appelle l’hérédité. Or, il va de soi qu’une cellule de foie et une cellule de cœur ne vont pas avoir les mêmes fonctions. C’est l’épigénétique qui permet de lire une partie des informations génétiques utiles et spécifiques à la cellule à un instant T donné.

Les molécules qui fournissent les groupements méthyl ou acétyl responsables de l’épigenèse proviennent donc de l’environnement, y compris des nutriments. Ces derniers sont nombreux à avoir démontré leur rôle dans l’épigénétique.

Dans une cellule, les 20 à 25 000 gènes constituant le génome humain ne s’expriment pas tous en même temps. Leur expression est dépendante et contrôlée.

Les gènes sont les composants principaux de notre ADN. Ils sont les éléments responsables de l’hérédité de certains traits comme la couleur des yeux, mais aussi des éléments qui permettent à notre corps de fonctionner et de se développer. On dit que notre patrimoine génétique est notre plan de fabrication et de fonctionnement propre. Plus précisément, un gène est une séquence, ou portion, de l’ADN. Les gènes qui composent l’ADN sont codants ou non codants. Un gène codant est un gène dont le code permet la fabrication d’une protéine. Les protéines assurent les fonctions de l’organisme. Quand la fabrication de protéines est enclenchée on dit que le gène en question s’exprime : c’est l’expression des gènes.

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Mécanisme biochimique de l’épigénétique : La Méthylation

L’un des mécanismes essentiels de l’épigénétique est la méthylation de l’ADN.

Un groupe methyl, c’est un tout petit bloc noté CH3 et constitué simplement d’un atome de carbone et de 3 atomes d’hydrogène. Ce petit groupe va venir se greffer sur des molécules, et notamment sur la cytosine.

Dans certaines circonstances, une fois accroché à l’ADN, ce groupe méthyl peut agir comme un morceau de scotch que l’on collerait sur une bande magnétique : il empêche la lecture de l’ADN à cet endroit. Avec des groupes methyl bien placés, on peut donc empêcher la transcription d’un gène en ARN, et ainsi empêcher son expression : on parle alors d’extinction du gène.

La méthylation de l’ADN influe donc sur les gènes qui seront exprimés. Cependant, elle n’est pas prédéterminée. Autrement dit, elle peut être influencée par notre environnement et nos expériences.


FACTEURS INTERVENANTS SUR L’EXPRESSION DES GENES

Quatre facteurs principaux vont avoir un impact majeur sur l’expression de nos gènes

  • La manière dont nous gérons notre stress
  • La fréquence de notre activité physique
  • La manière dont nous vivons avec les autres
  • La manière dont nous nous alimentons

Le Stress et ses influences épigénétiques

Dans les années 50,  des études expérimentales sur des rats ont montré comment le stress périnatal pouvait influencer la sensibilité au stress des individus à travers des modifications épigénétiques.

Plus récemment, 3 études ont testé la validité de ces résultats chez l’homme :

Dans la première, les auteurs ont étudié la méthylation du gène GR (gène codant pour le récepteur au cortisol de type II), à partir d’ADN extrait des monocytes sanguins du cordon ombilical, de 3 groupes de nouveau-nés.

⇒   Le 1er groupe était constitué d’enfants de femmes déprimées traitées aux antidépresseurs,

⇒   Le 2ème groupe était constitué d’enfants de femmes déprimées non traitées aux antidépresseurs

⇒    Le 3ème groupe d’enfants de femmes non déprimées et non traitées.

Une hyperméthylation du gène GR a été trouvée chez les enfants de femmes déprimées, traitées ou non aux antidépresseurs. De plus, cette hyperméthylation était associée à une réponse du cortisol salivaire à un stress modéré plus élevée chez ces enfants à l’âge de trois mois.

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Dans une seconde étude, l’expression et la méthylation du gène GR ont été mesurées dans le cerveau de personnes suicidées. L’analyse a montré que ce gène était bien sous-exprimé et hyperméthylé dans l’hippocampe de suicidés ayant subi des traumatismes dans l’enfance comparés aux suicidés n’ayant pas connus de maltraitances dans l’enfance ou aux personnes du même âge mortes accidentellement

Une troisième étude publiée dans la revue Biological Psychiatry a réuni 32 hommes et femmes juifs, qui ont tous été enfermés dans des camps de concentration nazis, ont été témoins ou victimes de torture, ou ont dû fuir pendant la Seconde Guerre mondiale. Leur gènes, ainsi que ceux de leurs enfants, tous atteints de stress et de troubles anxieux, ont été analysés et comparés à ceux de juifs qui n’étaient pas eu Europe au moment de la Shoah.

L’équipe s’est particulièrement penchée sur les aspects génétiques de la réponse générale au stress et les conclusions sont sans appel: «Les modifications génétiques observées sur les enfants de survivants ne peuvent être attribuées qu’à l’exposition à l’holocauste de leurs parents

Ils ont trouvé des marqueurs génétiques identiques entre survivants de la Shoah et leurs enfants, sans jamais identifier de corrélation similaire dans l’autre groupe.

Ce qui signifierait donc que le traumatisme laisse une empreinte biologique, au-delà de la mémoire transmise par les récits et l’éducation.

« S’il y a transmission de traumatisme, elle se fait via un gène lié au stress qui façonne la manière dont nous faisons face à notre environnement » a déclaré Rachel Yehuda. (Fig.4)

Fig.4. Phénomène biologique du stress sur l’expression des gènes.

En résumé, l’histoire de l’individu va profondément influencer sa vulnérabilité ou sa résilience au stress. La modulation de ces mécanismes épigénétiques et/ou immunitaires par des interventions extérieures est possible et représente un grand enjeu pour le traitement des pathologies liées au stress.

Impact de l’activité physique sur la régulation des gènes

Lorsqu’il a fallu  rechercher l’effet du sport sur l’épigénétique humaine, les travaux se sont d’abord focalisés sur le muscle squelettique, très grand consommateur d’énergie. Mais à l’université de Lund, en Suède, Charlotte Ling et son équipe ont entrepris d’analyser non pas le muscle, mais la graisse, ce tissu qui stocke l’énergie.

D’après l’étude publiée dans Plos Genetics, il s’avère que le sport ou l’activité physique affecte bel et bien l’interprétation que les cellules font de l’ADN au niveau des gènes impliqués notamment dans l’obésité et le diabète de type 2.

23 hommes d’environ 35 ans en bonne santé, mais présentant un léger surpoids, se sont portés volontaires. Bien que non sportifs, ils ont accepté de pratiquer des exercices de fitness pendant six mois, à raison de trois entraînements par semaine.

Grâce à des prélèvements de graisse au niveau sous-cutané, les chercheurs ont pu constater l’évolution de l’épigénome au cours du temps.

Par l’analyse de plus de 480.000 positions sur le génome, retrouvées dans environ 7.000 gènes différents, les scientifiques ont effectivement constaté des modifications des méthylations sur l’ADN. Ainsi, une carte du méthylome du tissu adipeux a pu être dessinée chez ces patients. Les chercheurs se sont alors concentrés sur les gènes avec lesquels des liens avec l’obésité et le diabète de type 2 ont été établis.

Vie sociale et épigénétique

Une étude américaine vient de révéler les effets négatifs que la solitude avait sur le système immunitaire. Déjà plusieurs travaux avaient permis d’établir que les personnes vivant dans l’isolement risquaient plus que les autres de souffrir :

  • d’infection,
  • d’hypertension artérielle,
  • d’insomnie,
  • de cancer.

Jusqu’ici, l’explication sociale primait : le fait de ne pas avoir à ses côtés de proche veillant sur soi, semblait être le facteur expliquant cette fragilité particulière des personnes esseulées.

Des chercheurs de l’Université de Los Angeles en Californie apportent une nouvelle compréhension à ce phénomène. Ils ont étudié et comparé l’activité des gènes de 14 volontaires, dont 6 considérés comme de grands solitaires, et découvert que le fonctionnement de 209 gènes différait largement entre les deux groupes.

Or, « une grande partie de ces 209 gènes est impliquée dans la réponse immunitaire du corps à des agressions des tissus de l’organisme » a indiqué le principal auteur de cette étude. Ceci est encore une nouvelle confirmation de l’action de l’épigénétique, c’est-à-dire que notre mode de vie ainsi que notre mode de penser étaient capables d’interférer sur nos gènes en les ouvrant (exprimant) ou les fermant (réprimant) avec tous les intermédiaires possibles entre ces deux extrêmes.

Autres facteurs externes intervenants

Les facteurs externes intervenants sur la modification du génome sont nombreux. Parmi eux, nous pouvons retenir :

  • Les pesticides : une modification génétique transmissible sur plusieurs générations a déjà été constatée sur les animaux. Il n’est plus à prouver que les pesticides ont une responsabilité majeure dans les cancers de la peau ou de la prostate par exemple.
  • Le tabac, l’alcool et les drogues telles que la cocaïne, la morphine, les amphétamines, détournent le circuit cérébral de la récompense (dopamine), ce qui crée une dépendance ; l’expression des gènes en est modifiée
  • Les nanoparticules. Encore mal connu car trop récent, nous savons cependant qu’elles jouent un rôle dans des cas d’autisme, d’épilepsie, de maladies d’Alzheimer, de schizophrénie, et dans les troubles de l’apprentissage
  • Les facteurs environnementaux : Un exemple, chez les tortues, c’est la température de l’air au moment de la fécondation qui déterminera le sexe féminin ou masculin de la tortue.

Toutefois, l’un des facteurs les plus déterminants dans la modification de l’expression ou non de notre génome est incontestablement l’alimentation.


L’EPIGENETIQUE ET L’ALIMENTATION 

De tout temps, la nourriture n’a pas été utilisée dans l’unique but de se nourrir. En effet, les relations établies avec les aliments ont trouvé leur importance dans bien des aspects : les dimensions sociales, culturelles, imaginaires et symboliques de l’alimentation constituent un code essentiel à la vie humaine en société. Néanmoins, un aspect important de l’alimentation dans toute l‘Humanité demeure dans son lien à la santé. Il a donné naissance à la science de la nutrition.

Le lien établit et à présent scientifiquement reconnu, entre l’alimentation et la santé n’est pas récent. L’espèce humaine a évolué et a traversé des bouleversements de vie. Ces derniers ont impliqué des changements importants dans l’alimentation humaine.

Nous savons depuis longtemps l’Homme utilisait les plantes et les aliments pour se soigner. Les nombreux cas actuels de maladies liées à l’alimentation comme le diabète, l’obésité ou les maladies cardio-vasculaires nous font penser que le métier de nutritionniste et la science qu’il détient sont récents. Et pourtant, la notion de nutrition en tant que science liée à l’alimentation est apparue dès l’Antiquité. La théorie aristotélicienne des quatre éléments et l’école hippocratique en témoignent.

En effet, Hippocrate, père fondateur de la médecine et de la naturopathie, disait déjà en 370 avant J.-C. « L’alimentation est notre première médecine ». Il considérait déjà les maladies comme la résultante d’un déséquilibre entre quatre humeurs de l’organisme. (Fig.5)

  • Le sang : produit par le foie selon la conception antique et reçu par le cœur, le sang en tant qu’humeur définirait le caractère sanguin, jovial et chaleureux
  • La pituite, phlegme ou lymphe : elle est rattachée au cerveau et donne le caractère flegmatique ou lymphatique
  • La bile jaune : en provenance du foie, la bile jaune fournit le caractère bilieux en lien avec la violence
  • La bile noire ou atrabile : donne le caractère mélancolique et provoque l’anxiété. Elle provient de la rate

Ces humeurs, toujours d’actualité et enseignées dans les écoles de naturopathie entre autres,  représentent les fluides qui circulent dans le corps et qui se retrouvent en proportions égales quand l’état de santé est bon.

Elles correspondent aux quatre éléments d’Aristote (Fig.5) :

  • l’air
  • la terre
  • l’eau
  • le feu

Les aliments étaient alors classifiés selon quatre caractéristiques (Fig.5) : le chaud, le froid, le sec et l’humide

 

Fig.5. Vision hippocratique de l’alimentation basée sur la théorie aristotélicienne des quatre éléments

Au fil de l’Histoire, les médecins ont continué à suivre les préceptes d’Hippocrate et à utiliser l’alimentation comme un procédé thérapeutique.

L’alimentation à travers  l’histoire

L’alimentation de nos sociétés modernes a considérablement évolué si on la compare à celle de nos ancêtres. Il est important d’observer le lien alimentation et santé sous l’angle des changements alimentaires et des changements de vie dans l’histoire de l’espèce humaine.

L’alimentation au Paléolithique

Période la plus longue de la préhistoire, le genre Homo se nourrissait essentiellement de la cueillette et de la chasse. La consommation de viande est source de protéines animales, de minéraux et de vitamines. Cette période coïncide avec l’augmentation de la taille du cerveau. Elle a permis à l’Homo d’établir un système énergétique efficace qui maintient sa masse corporelle et accroître sa masse cérébrale.

Des découvertes archéologiques et des études sur des populations actuelles de chasseurs cueilleurs ont permis de reconstituer l’alimentation de nos ancêtres et ont démontré que les Homo sapiens ont eu recours à une alimentation qui serait la plus riche en micronutriments de toute l’histoire de l’Humanité. Leur diète hautement calorique (3000 kcal/jour) était composée de viande sauvage, de poissons, de fruits, de racines et de noix.

Notre alimentation moderne diffère significativement en termes de qualité nutritionnelle. En comparaison à notre alimentation actuelle, la diète ancestrale était composée de plus de protéines, de vitamines, d’antioxydants, d’oméga-3, et de moins de glucides, d’acides gras saturés et de polyinsaturés oméga-6. Par ailleurs, ’alcool, le sel et le sucre raffiné n’existaient pas.

Les analyses ont montré un état de santé général assez bon et les restes osseux ne montrent aucune trace de tuberculose, de tumeurs malignes, d’ostéoporose, de rachitisme et de caries dentaires.

Du paléolithique au Néolithique

Le Néolithique correspond à l’apparition des premiers éleveurs-cultivateurs. C’est une période qui se situe entre 5000 et 10000 ans avant J.-C. et où le régime alimentaire se tourne vers les céréales.

L’élevage et l’agriculture viennent remplacer progressivement la chasse, la pêche et la cueillette. Le régime alimentaire se modifie et s’oriente vers la culture des céréales et des légumineuses. La viande d’élevage est plus grasse que la viande sauvage et l’usage des produits laitiers issus de l’exploitation des brebis et des chèvres apparait.

Sur le plan de la santé, la transition alimentaire de la période néolithique semble avoir des conséquences néfastes. En effet, les examens osseux montrent une diminution de la durée de vie par rapport aux Homo du Paléolithique, ainsi qu’une réduction de stature, et une augmentation de la fréquence des maladies infectieuses, des anémies, des carences en fer, de l’ostéoporose, des caries et divers défauts dentaires.

Une troisième période fut à l’origine de profonds changements alimentaires au cours de l’histoire de l’alimentation humaine. Il s’agit de la révolution industrielle du 21ème siècle.

La révolution industrielle du 21ème siècle

A la fin du 18ème siècle, on découvre la machine à vapeur, l’électricité et les combustibles à moteur qui vont bouleverser la production, la productivité et l’économie de l’agriculture. La production artisanale est progressivement remplacée par la production de masse, les cultures sont intensifiées via les nouvelles techniques agricoles et l’usage d’engrais. C’est la révolution industrielle du XIXème siècle. La population rurale devient de plus en plus citadine, les transports se développent, ainsi que la sédentarisation avec l’atomisation des tâches ; l’effort physique et les besoins énergétiques se réduisent.

C’est l’avènement des produits alimentaires transformés. Les modes de conservation deviennent de plus en plus longs, les additifs et les conservateurs émergent.  L’élevage évolue également et fait place à l’engraissement du bétail. On transforme les graisses et on voit apparaître de plus en plus de produits riches en lipides et en sucres rapides.

A titre d’exemple, en France, la consommation totale de sucre est passée de 2,7 kg/personne/an en 1840, à 17 kg/personne/an en 1900 et a atteint 36 kg/personne/an en 1970 alors que l’OMS en recommande une consommation n’excédant 18kg1

La révolution industrielle a incontestablement amoindri la qualité nutritionnelle de notre alimentation.

Or, le système digestif et de mise en réserve ainsi que le métabolisme, issus de nos ancêtres, sont conçus pour faire face à des périodes d’abondance, de pénurie et à des efforts physiques importants. Le génome humain a évolué sous l’influence de l’environnement. Cependant le processus d’adaptation est très long, et les deux périodes représentants des  bouleversements dans les habitudes alimentaires se sont déroulées trop rapidement pour permettre une adaptabilité. « Si l’on compare l’histoire de l’humanité à la vie d’un homme de 90 ans, le changement drastique initié au Néolithique correspondrait aux cinq derniers mois et demi de sa vie. Imaginez donc ce que cette courte période représente face à quatre-vingt-dix ans de conditionnement alimentaire ! ».

Nos sociétés modernes s’accompagnent donc de changements alimentaires profonds marqués par l’abondance alimentaire et la mauvaise qualité nutritionnelle des produits. Des changements pour lesquels le génome humain ne s’est pas encore adapté.

Les conséquences directes sont de nombreux maux tels que l’obésité, le diabète, le cancer et les maladies cardio-vasculaires qui ne cessent de croître dans les pays développés et les pays en voie de développement.

Il est incontestable que notre santé est véritablement en lien avec notre environnement et notre alimentation.

Quand l’épigénétique donne raison à la Naturopathie

C’est au début du 21ème siècle, alors que pour la première fois dans l’histoire de l’humanité, le nombre de personnes en surcharge pondérale dépasse celui des personnes en insuffisance pondérale, qu’on observe une avancée considérable dans la connaissance du patrimoine génétique : En 2003, le séquençage complet du génome humain est terminé et publié dans sa version finale.

La génomique nutritionnelle et nutrigénétique

A l’issue des découvertes initiées par le séquençage complet du génome humain, la science nutritionnelle connait une véritable évolution et rencontre la biologie moléculaire et la génétique. Les données scientifiques au sujet de l’influence des gènes et de l’impact des prédispositions génétiques sur le risque de maladies liées à l’alimentation affluent. Les chercheurs étudient désormais l’action des nutriments au niveau moléculaire pour comprendre le lien entre la santé et l’alimentation.

C’est la naissance de la génomique nutritionnelle (Fig.6), une science qui étudie l’ensemble des interactions bidirectionnelles entre gènes et nutriments.

L’influence des nutriments sur le génome humain se fait à deux niveaux :

D’un côté, tous les types de nutriments, des glucides aux lipides, en passant par les acides aminés, les vitamines et les minéraux, sont capables de moduler l’expression des gènes. En particulier, les nutriments comme le glucose, le cholestérol, les acides gras peuvent modifier la transcription des gènes qui codent pour les protéines impliquées dans leur métabolisme. Cette influence entraine une adaptation de l’organisme qui peut varier d’un individu à l’autre.

D’un autre côté, certains gènes prédisposent à certaines maladies comme l’obésité et les réactions des individus vis-à-vis des aliments sont différentes.

Ainsi on distingue deux sciences qui allient la nutrition et la génétique : la nutrigénétique et la nutrigénomique.

Fig.6. La génomique nutritionnelle

C’est dans les années 1970 qu’apparaît  la nutrigénétique.

Elle consiste en l’étude de la variabilité des gènes en charge de répondre aux aliments ingérés. On parle de prédisposition génétique. Plus simplement, elle cherche à expliquer pourquoi nous ne réagissons pas tous de la même façon à l’alimentation. En effet, nous connaissons tous des personnes qui grossissent au moindre écart alors que d’autres peuvent manger avec excès sans prendre le moindre gramme.

Par ailleurs, chaque individu possède un ADN unique mais semblable aux autres individus à 99,9%. Nous n’avons que 0,1% d’ADN qui explique les différences qui existent entre plusieurs individus. Certaines de ces différences de séquences de l’ADN sont à l’origine de prédispositions aux maladies telles que l’obésité ou tout simplement de la différence de perception des saveurs, par exemple.

Un des objectifs principaux de la nutrigénétique consiste à définir des sous-populations regroupant des personnes ayant une composition génétique à risque pour certaines maladies afin de mieux adapter leur alimentation et leur médication.

De la nutrigénomique à l’épigénétique

Ce n’est qu’en 2002 que le terme scientifique de nutrigénomique est créé et fait référence à l’étude des effets que l’alimentation provoque sur nos gènes et leur expression.

Ces effets sont appelés : signatures alimentaires. Ils permettent d’expliquer comment un aliment va provoquer la réaction de certains gènes spécifiques, les activer et influencer le métabolisme et l’état de santé de l’individu.

Les nutriments capables de réguler l’expression des gènes sont nombreux :

  • glucides (glucose),
  • lipides (acide gras, cholestérol),
  • vitamines (B8, D),
  • acides aminés,
  • autres composés de l’alimentation (polyphénol, alcool).

Nous venons de voir un axe de la nutrigénomique : celui qui étudie l’impact des aliments sur l’expression des gènes responsables des équilibres métaboliques. La science a récemment progressé et parce que la génétique à elle seule n’explique pas tout, depuis quelques années, un autre axe de la nutrigénomique prend son essor: il s’agit de l’épigénétique.

L’épigénétique dans l’alimentation

Nous savons à présent que des ingrédients comme le folate, la choline, les vitamines B12, B2 et B6 peuvent influencer l’épigénèse et ainsi modifier l’expression des gènes.

Des chercheurs de l’Université de Leiden aux Pays-Bas, ont prouvé qu’une alimentation trop riche en matières grasses, en sucres et en viande, modifie durablement l’expression de certains gènes impliqués dans les défenses immunitaires et le développement de certaines maladies. « Les mauvaises habitudes alimentaires modifient ainsi durablement l’expression de certains gènes, dont les gènes liés à l’immunité. Ces modifications épigénétiques expliquent la persistance d’un risque cardiovasculaire plus élevé, même après l’adoption d’un mode de vie sain » prévient Erik van Kampen de la division biopharmaceutique de l’Université hollandaise.

Les carences en vitamines B9 et B12 entraînent, par effet d’hypométhylation, un risque plus élevé de cancers du côlon, de la prostate et du sein.

Ainsi, consommer certains nutriments s’avère une nécessité. C’est par exemple le cas des :

  • Isoflavones de soja : une consommation de soja fermenté, tofu ou miso est recommandé à raison de trois fois par semaine

Par ailleurs, certains aliments sont considérés comme des régulateurs positifs de notre épigénome. C’est le cas :

  • Du thé vert
  • De la génistéine de soja
  • Du resveratrol de raisin
  • Des catéchines du chocolat noir, qui réduit également les risques de diabète de type 2

Bien entendu, la recherche doit encore avancer dans ce domaine pour connaître tous les nutriments ayant des effets sur les marques épigénétiques, leurs proportions et quantités utiles, mais aussi pour cibler la régulation épigénétique sur les gènes voulus, et déterminer l’épigénome optimal de chaque individu sachant que certaines modifications épigénétiques peuvent à la fois être bénéfiques et néfastes pour la santé.

Transmission intergénérationnelle

Ce ne sont pas les gènes à l’état pur que les parents transmettent à leur descendance. Le patrimoine génétique qu’ils leur lèguent porte des traces. Ces traces sont des marques épigénétiques, témoins d’évènements importants de leur vie.

Par exemple, une carence alimentaire durant la grossesse va influencer le métabolisme énergétique du fœtus et du futur enfant.

De même, il a été observé qu’une famine survenue au cours de la vie fœtale ou pendant l’adolescence des parents ou grands-parents exerceraient un effet sur le métabolisme des descendances.

La transmission des modifications épigénétiques est donc possible de manière transgénérationnelle. Elle s’effectue autant par le père que par la mère.

Comme nous l’avons vu dans la partie I, les marques épigénétiques sont toutefois réversibles par l’action de facteurs environnementaux dont l’alimentation fait partie. Les aliments interfèrent avec l’expression des gènes à tous les stades de la vie depuis la phase fœtale jusqu’à la phase adulte. Pourtant, c’est principalement durant la vie fœtale et les premiers mois de la vie du nouveau-né que la régulation de l’expression des gènes est la plus active.

L’expression de nos gènes débute dès notre conception et se fait en fonction de l’alimentation maternelle.

Epigénétique et alimentation durant la grossesse

Le régime alimentaire de la mère durant la grossesse a des conséquences sur la programmation fœtale, elle-même en partie contrôlée par les modifications épigénétiques. En témoigne une des découvertes scientifiques souvent relatée lorsque l’on évoque l’épigénétique.

Cette découverte a été réalisée sur une lignée de souris à poils jaunes possédant un gène apparenté à un gène humain qui s’exprime chez des personnes obèses ou diabétiques. Cette population de souris est reconnue pour son appétit vorace, son pelage jaune et une durée de vie plus courte que les autres. En soumettant les souris mères à un régime alimentaire riche en aliments ayant un effet sur les phénomènes épigénétiques, avant et pendant la gestation, les descendants obtenus sont en meilleure santé et parés d’un pelage brun (Fig.7 et Fig.8). L’ADN n’a pas été touché directement, l’expérience s’est déroulée via l’alimentation uniquement.

Fig.7. Deux souris Agouti jumelles. Il apparaît que la couleur du pelage dépend du degré de méthylation du gène.
Fig.8. Souris Agouti. La robe est un marqueur du niveau de méthylation du gène de couleur

Les souris et les humains présentent un patrimoine génétique similaire. Cette expérience démontre véritablement le rôle prépondérant de l’alimentation durant la grossesse et prouve scientifiquement la transmission transgénérationnelle des marques épigénétiques.

L’épigénétique permet donc d’échapper partiellement à une certaine fatalité génétique. Si la génétique propose, l’épigénétique dispose. La programmation fœtale qui opère depuis l’implantation de l’œuf joue un rôle majeur dans la santé future de l’enfant, notamment vis-à-vis des maladies comme le cancer, l’obésité ou le diabète.


EPIGENETIQUE : UNE VERITABLE ALLIEE POUR VOTRE SANTE

Les interactions continuelles entre l’hérédité initiale (ou génotype) d’un individu et son environnement déterminent l’historique de son état de santé. La relation qui existe entre l’alimentation et la santé a été démontrée.

Cette causalité est d’autant plus éloquente lorsque l’on considère les perspectives de l’épigénétique.

Le rôle déterminant de l’alimentation sur l’épigénétique et ses perspectives ne peuvent être envisagés sans aborder les maladies associées à l’épigénèse.

Les maladies liées à l’épigénèse

De nombreuses recherches scientifiques ont démontrées que l’épigénèse est probablement responsable du développement de nombreuses maladies. Les pathologies dites chroniques et liées à l’alimentation en font partie.

  • Surpoids,
  • Obésité,
  • Diabète de type 2,
  • Maladies cardio-vasculaires,
  • Certains cancers (du colon, par exemple).

Une étude germinale a été menée sur trente volontaires atteints du cancer de la prostate.

Chacun a refusé le traitement conventionnel qui leur était proposé, et ont accepté d’intégrer un protocole consistant à modifier ses habitudes alimentaires et son mode de vie :

⇒   Une alimentation de type méditerranéenne : pauvre en lipide (pas plus de 10%), des aliments complets, des crudités, du soja, de l’huile de poisson, des vitamines C et E, du sélénium.

⇒   Une gestion du stress par la pratique du yoga, du stretching et de la relaxation, une heure par jour

⇒   De la marche à pieds à raison de trente minutes par jour

⇒   Faire partie d’un groupe de soutien une fois par semaine

Après 3 mois de cette nouvelle hygiène de vie, une nouvelle biopsie a révélé une modification favorable de leurs gènes cancéreux et particulièrement des gènes RAN, SHOC2, et une nette amélioration des PSA libres sanguins, marqueurs tumoraux du cancer de la prostate

Ce n’est pas tout,  d’autres types de maladies peuvent également être liées à l’épigénèse, c’est par exemple le cas de pathologies neurodégénératives telles que Alzheimer, de certains troubles psychiatriques comme l’autisme et la schizophrénie, mais aussi de cancers non liés à l’alimentation.

Un exemple de maladie multifactoriel : Le diabète de type 2

Le diabète de type 2 constitue une des maladies chroniques liées à l’alimentation. Cette pathologie se manifeste par une défaillance de la régulation de la production de sucre. La glycémie est alors trop élevée et supérieure à la norme de 1 g/L de sang. En temps normal, la glycémie se maintient à 1 g/L même en cas de consommation de sucre et ce, grâce à l’insuline, sécrétée par le pancréas.

Dans le cas du diabète de type 2, le surpoids ou l’obésité ne constituent pas les seules causes de la maladie. D’autres facteurs y participent :

  • le taux de graisse abdominale,
  • la prédisposition génétique à développer une résistance à l’insuline
  • les modifications épigénétiques résultant de malnutrition durant la vie fœtale.

C’est une maladie multifactorielle.

Cet exemple illustre également la difficulté à déterminer les causes des maladies multifactorielles et donc de les prévenir, et ainsi de les traiter de manière ciblée et efficace. La grande majorité des maladies chroniques liées à l’alimentation résultent d’un ensemble de dysfonctionnements impliquant des dérèglements métaboliques.

L’Epigénétique : un rôle déterminant à jouer

Le rôle premier de l’épigénétique est un rôle préventif vis-à-vis d’éventuelles contractions de maladies, néanmoins,  elle peut étendre son action à un rôle thérapeutique.

En effet, une alimentation adaptée peut participer à soigner des maladies liées à la nutrition. L’alimentation est complexe de par la quantité de ses composants et donc de la diversité de ses impacts. La réponse métabolique à l’alimentation se retrouve donc très variée et reflète les différentes proportions d’ingrédients, ainsi que la synergie entre ceux-ci. Ces paramètres vont aussi être influencés par le mode de cuisson ou de préparation de la nourriture ainsi que les procédés industriels de fabrication.

En individualisant l’alimentation en fonction du patrimoine génétique, l’épigénétique mène au concept de la nutrition personnalisée.

La nutrition personnalisée : un défi pour l’épigénétique

L’individualisation alimentaire n’est pas nouvelle. Les régimes alimentaires des femmes enceintes, des enfants ou adolescents sont adaptés à leurs besoins nutritionnels, eux-mêmes dépendant de l’âge, du sexe et de l’état physiologique. De même, le patrimoine génétique demande lui aussi des besoins nutritionnels spécifiques différents selon les stades de la vie.

De nos jours, on applique aussi un régime spécifique dans le cas d’allergie alimentaire ou de maladies chroniques telles que le diabète. L’épigénétique représente une opportunité novatrice pour la nutrition personnalisée dans le sens où cette dernière peut allier des conseils diététiques à une analyse du génome et de l’épigénome d’un individu.

Au 18ème siècle, le célèbre gastronome et auteur de La Physiologie du goût, Jean Anthelme Brillat-Savarin, disait « Dis-moi ce que tu manges, je te dirai qui tu es ». Aujourd’hui, suite à la révolution de la génomique nutritionnelle, on dirait « Dis-moi ce que tu manges, les médicaments que tu prends et ton génotype, et je te dirai qui tu seras demain. ».

Dans un avenir proche, il sera possible d’émettre des recommandations nutritionnelles sur mesure qui prennent en compte le génotype de l’individu, en plus de son âge, son sexe, son activité sportive et professionnelle afin d’améliorer son état de santé.

Le concept de nutrition personnalisée fondée sur le génotypage propose de nouvelles perspectives pour prévenir les maladies. Sa particularité réside dans le fait de pouvoir intervenir très tôt dans la prévention, bien avant la manifestation des symptômes cliniques. Les maladies liées à l’alimentation étant principalement dues à des dérèglements métaboliques, accompagnés de périodes de latences, et possédant un caractère réversible, comme dans le cas du diabète de type 2 ; alors l’épigénétique et plus généralement la nutrigénomique représentent un véritable intérêt dans la prévention nutritionnelle et la nutrition personnalisée.

Ainsi, l’épigénétique constitue un potentiel et peut jouer un rôle déterminant pour la santé.


EN CONCLUSION

Alors que les données sont encore trop rares, les études qui explorent comment l’épigénome relie le développement précoce et les maladies de l’adulte devraient rapidement changer cette situation.

Ainsi comprendre comment l’environnement, sous quelque forme que ce soit, module l’expression des gènes pour les rendre plus tard réactifs, ou non, à d’autres stimuli, devient l’étape incontournable. Pourra-t-on atténuer voire faire disparaître les effets d’une malprogrammation, retarder le cercle vicieux de la transmission multigénérationnelle ?

Les perspectives de l’épigénétique, sur l’enrayement des maladies chroniques liées à l’alimentation et sur la santé des individus ainsi que celle des générations futures, suscitent de grands espoirs, mais soulèvent aussi des enjeux sociétaux, éthiques et sociaux qu’il faudra prendre en compte.

En effet, il existe déjà de nombreux tests nutrigénomiques et épigénétiques dans le commerce. Les choses évoluent vite et malgré son aspect spectaculaire il ne faudrait pas négliger les enjeux sociétaux, éthiques et sociaux impliqués par cette science qui touche le domaine du vivant, le domaine de la génétique mais aussi le monde des assurances, ou  la sur-responsabilisation des futures mères. Ainsi, l’épigénétique pourrait jouer un rôle préventif déterminant pour la santé et l’enrayement des maladies chroniques qui submergent de plus en plus les pays développés mais aussi les pays en voie de développement. Cependant, qui sait ce que la recherche nous réserve ? Et qui sait la forme que prendra alors l’application de la science épigénétique dans la santé ? La recherche est encore en cours et de nouveaux paradigmes peuvent encore faire surface.


Sources et Bibliographies :

  • INSERM. « Pour une politique nutritionnelle de santé publique en France, 2000« 
  • OMS. « Obésité et surpoids« 
  • Ministère des Affaires sociales et de la santé. « L’état de santé de la population en France« 
  • Claudine HERZLICH. « Sciences sociales et santé » – Vol. II – n°2, juin 1984
  • Food20. « Nutrition, génétique et épigénétique« 
  • Tim F. Oberlander. « Prenatal exposure to maternal depression, neonatal methylation of human glucocorticoid receptor gene (NR3C1) and infant cortisol stress responses » March&April 2008
  • McGowan. « Epigenetic regulation of the glucocorticoid receptor in human brain associates with childwood abuse » March 2009
  • Biological psychiatry.  A journal of psychiatric neuroscience and therapeutic. « Holocaust exposure induced intergenerational effects on FKBP5 Methylation » Rachel Yehuda
  • Plos Genetic, June. Charlotte Ling. « A six months exercice intervention influences the genome-wide DNA methylation pattern in human adipose tissue« 
  • Le nouvel observateur. Article du 17 septembre 2007
  • Cahiers de l’Ocha, n°15. « Les origines de la domestication animale, de l’élevage des ongulés et de la consommation du lait au néolithique au Proche-Orient et en Europe« 
  • Communiqué de presse. Mars 2015. « l‘OMS appelle les pays à réduire l’apport en sucre chez l’adulte et l’enfant« 
  • Journal of leukocyte biology. Erik Van Kampen. Dec. 2014 « The effects of poor eating habits persist even after diet »
  • Georges Simmonds. « Une mauvaise alimentation modifie durablement l’expression des gènes« 
  • Claudine Junien. « L’initiative des 1000 jours de l’OMS et l’origine développementale de la santé et des maladies« 
  • Valérie Mils « Nos gènes se mettent à table« 
  • Luc Bodin. « Notre mode de vie agit sur nos gènes« 

« La Nutrigénomique dans votre assiette. Les gènes ont aussi leur part du gâteau« . de Walter WAHLI et Nathalie CONSTANTIN aux éditions De Boeck Superieur

« Le génie dans vos gènes – Médecine épigénétique« , de Dawson CHURCH, aux éditions Broché

                                                               

 


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