La cellule monde

Mon âme est comme un orchestre caché ; je ne sais pas quels instruments résonnent et jouent en moi, cordes et harpes, timbales et tambours. Je ne peux me connaître que comme une symphonie.

-Fernando Pessoa

Comment peut-on expliquer la différentiation cellulaire, que 2 cellules ayant le même génome fassent des choses si différentes si par exemple l’une est une cellule nerveuse et l’autre une cellule musculaire ?

Comment peut-il y avoir des organes différents chez tous les êtres multicellulaires, des hommes et des femmes chez les humains, des reines et des ouvrières chez les abeilles ?

Le corps est une planète

Alors je me lance dans une analogie qui devrait je l’espère vous parler, c’est l’analogie du corps comme un monde.

La bibliothèque ADN

Imaginons que le monde soit un corps humain. Que chaque pays soit un organe avec sa politique, son gouvernement. Ensuite que chaque ville dans chaque pays soit une cellule. Chaque ville a sa spécialité, ses artisans, etc… Dans chaque ville il y a une immense bibliothèque qui contient tout le savoir du monde. Toutes les bibliothèques du monde entier contiennent très exactement les mêmes livres. La bibliothèque c’est évidemment le noyau de la cellule et son ADN.

Les salles ouvertes ou fermées

Dans la bibliothèque il y a des salles par spécialité : histoire, mécanique, cuisine, physique, biologie, etc… Les salles sont les histones, bobines autour duquel s’enroulent l’ADN.

Et bien déjà la première grande découverte en épigénétique c’est qu’on s’est rendu compte que chaque salle peut être ouverte ou fermée en fonction de la spécialité de la ville : donc des pans entiers de l’ADN qui peuvent être accessible ou pas. Une ville spécialisée dans la gastronomie (Lyon par exemple) aura la salle recette de cuisine ouverte, dans d’autres villes cette salle pourra être fermé.

Les livres actifs ou inactifs

Allons plus loin : Dans chaque salle il y a des livres, c’est-à-dire des gènes.

Et bien il existe un mécanisme épigénétique qui permet de verrouiller un gène donc de rendre inaccessible sa lecture. Ce sont des livres interdits ou verrouillés. On dit que les gènes portent une marque épigénétique. Le choix des livres verrouillés ou lisibles sont différents suivant les pays/organe et suivant les villes/cellules. C’est de cette manière qu’une ville/cellule peut se spécialiser.

Le bibliothécaire épigénéticien

De plus le bibliothécaire peut décider aussi de verrouiller des livres voire de fermer des salles en fonction du contexte et des informations qu’il reçoit. Si il n'y plus rien à manger, il va par exemple fermer la salle des recettes et ouvrir la salle permettant de déstocker ce qu'il y a dans les cellules graisseuses ! Il peut verrouiller le livre de digestion du lactose si on ne boit pas de lait et inversement activer ce livre s’il y a du lait dans l’estomac !!! En effet à quoi cela sert-il de fabriquer en vain des enzymes digérant le lait si il n'y en a pas. Cet effet appelé "Opéron lactose" est le tout premier processus épigénétique découvert en 1961 par François Jacob et Jacques Monod qui ont reçus le prix Nobel de physiologie en 1965.

Les copistes pré ARN messager

Ensuite comment tout ça fonctionne. Il existe des copistes (comme dans les bibliothèques des anciens monastères) qui se baladent partout et copient bêtement tous les livres permis. Cette copie s’appelle le pré ARN messager.

Ensuite des messagers entrent en action…

Les messagers ARN

Le but du messager est de choisir la bonne page du livre. Heureusement, les livres copiés contiennent, en plus des pages, des informations supplémentaires pour aider les messagers des différents types de cellule à choisir.

Choix et épissage

Imaginons que nous fassions du sport au soleil.

Dans une cellule de peau, le corps aura besoin de fabriquer de la mélanine pour se protéger des UV dont le code de fabrication se trouve à la page 5 du livre/gène n°2.

Dans une cellule de sang, le corps a besoin de plus d'oxygène et devra donc fabriquer de l’hémoglobine qui correspond à la page/recette 6 du même livre/gène n°2.

En fonction de l’aide, les messagers de chaque cellules choisissent la bonne page dans le livre de recette.

Une fois la page trouvée, le messager copie cette page en enlevant l’aide (on appelle ça la traduction).

Autrement dit, pour un même gène une cellule nerveuse fabriquera une protéine différente qu’une cellule de foie !!!

Le processus de choix avec l’aide et la copie s’appelle l’épissage.

Les artisans ribosomes

Alors que se passe-t-il ensuite. On ne peut rien fabriquer dans une bibliothèque, donc les messagers vont sortir de la bibliothèque/noyau et parcourir la ville pour distribuer leur plan, leurs recettes aux artisans.

Les artisans lisent la page et fabriquent ou réalisent ce qu’il y a écrit.

Les artisans sont les ribosomes.

Les machines-outils protéines

Ils fabriquent des machines-outils (protéines), des usines (enzymes), des plats, des bâtiments (tissus, protéines structurelles)

Le chef d'orchestre épigénétique

Dans ce monde, les livres sont centraux on le voit bien mais on voit bien aussi qu’ils ne sont pas du tout suffisants, il y a toute une organisation autour et des artisans qui font le job en fonction des besoins externes. C’est ça l’épigénétique. C’est tout ce travail et cette sélection autour des livres donc des gènes.

L’épigénétique joue au niveau des salles ouvertes ou fermés, des livres lisibles ou pas, du bibliothécaire qui joue le rôle de chef d’orchestre en fermant des salles, verrouillant des livres, des messagers qui choisissent la bonne page en fonction des informations qu’ils reçoivent.