Le développement d’un embryon est une chaîne de processus bien orchestrée, assurant une formation et un positionnement corrects des organes vitaux de l’organisme en croissance. Au niveau moléculaire, ces processus sont contrôlés de manière précise en activant ou désactivant des facteurs spécifiques tels que des gènes ou des protéines. Toute erreur dans ces processus pourrait entraîner des défauts physiques ou des maladies dans l’organisme du nouveau-né.
Une équipe de scientifiques de l’Université nationale de Singapour (NUS) dirigée par le professeur adjoint Xue Shifeng du Département des sciences biologiques a découvert une nouvelle façon d’interpréter les maladies mendéliennes non résolues – des maladies héritées de l’un ou l’autre des parents en raison de mutations génétiques dans l’œuf en développement ou le sperme – en étudiant l’hérédité d’une protéine connue sous le nom de SMCHD1 qui est codée par le SMCHD1 gène. Mutations dans le SMCHD1 Le gène peut provoquer des maladies telles que la dystrophie musculaire facioscapulohumérale (FSHD) qui est une maladie dégénérative musculaire, et le syndrome de microphtalmie Bosma arhinia (BAMS) qui provoque des anomalies du nez et des yeux.
Les chercheurs ont découvert que SMCHD1 des mères contrôle l’expression d’un groupe de gènes chez la progéniture, connu sous le nom de HOX gènes, qui déterminent la position des parties du corps dans un embryon le long de l’axe de sa tête à sa queue. Les chercheurs ont également découvert que l’inactivation de SMCHD1 chez le poisson zèbre femelle entraîne des altérations de HOX l’expression des gènes conduisant à des anomalies squelettiques chez leur progéniture.
L’étude menée par des chercheurs de NUS, en collaboration avec A*STAR, Yale-NUS et Aix-Marseille Université, a été publiée dans Communication Naturele 23 juin 2022.
Héritage des gènes de la mère et défauts structurels
Chez les mammifères, SMCHD1 joue un rôle clé dans l’inactivation de X chez les femelles, un processus dans lequel l’une des copies du chromosome X est sélectionnée au hasard et désactivée. Il est donc difficile d’étudier le rôle des SMCHD1 gène hérité des mères car inactivant le SMCHD1 Le gène est mortel pour les mammifères femelles.
L’équipe de recherche a décidé d’utiliser le poisson zèbre, un vertébré couramment utilisé comme organisme modèle dans la recherche biomédicale, pour contourner ce problème. Le poisson zèbre n’a pas d’inactivation X, ce qui permet à l’équipe d’étudier le rôle du SMCHD1 gène hérité de la mère. Les chercheurs ont inactivé le SMCHD1 gène chez le poisson zèbre pour étudier comment il affectera l’expression des gènes et le développement structurel de la progéniture du poisson zèbre.
Les scientifiques du NUS ont observé que la protéine SMCHD1 est placée dans l’œuf par la mère. L’inactivation de la SMCHD1 gène chez le poisson zèbre femelle a provoqué des altérations dans HOX l’expression des gènes dans leurs ovules fécondés. HOX les gènes jouent un rôle important en assurant les modèles et les identités spécifiques des différentes parties du corps chez le bébé. La perte de la SMCHD1 gène a entraîné une activation prématurée de HOX gènes entraînant des défauts de structure squelettique chez la progéniture du poisson zèbre.
La professeure assistante Xue et son équipe ont démontré un nouveau concept selon lequel les produits géniques tels que les protéines de l’œuf de la mère peuvent contrôler l’expression des gènes se produisant dans l’embryon en développement. Les facteurs qui contrôlent l’expression génique produite par la mère dans l’ovule en développement peuvent créer les conditions d’une activation génique appropriée après la fécondation de l’ovule avec un spermatozoïde. Grâce à d’autres études en laboratoire, l’équipe a découvert que le même principe s’appliquait aux mammifères.
Interprétation des maladies génétiques non résolues
Les résultats de l’étude pourraient changer la façon dont les maladies mendéliennes non résolues sont interprétées. Sur la base de cette étude, certaines anomalies génétiques chez les parents pourraient se manifester chez leurs enfants, ouvrant la possibilité d’expliquer les malformations congénitales observées chez les enfants en examinant la constitution génétique de leurs parents.
“Quand on pense aux maladies génétiques, on pense généralement qu’une mutation chez le patient a causé la maladie. Dans notre étude, nous avons trouvé en utilisant le poisson zèbre, les anomalies chez la progéniture ne sont pas causées par une mutation génétique chez l’individu mais chez sa mère. Cela va changer notre façon de penser aux maladies héréditaires non résolues », a déclaré le professeur adjoint Xue.
La recherche future
Suite à leur étude actuelle, les chercheurs espèrent continuer à explorer comment, au niveau moléculaire, les gènes maternels contrôlent l’expression des gènes de l’embryon après la naissance.
“Nous voulons comprendre, moléculairement, quelles sont les traces laissées par la mère SMCHD1 gène sur le génome de la progéniture qui affectera l’embryon. Nous nous intéressons également à l’étude de la protéine SMCHD1, de ses mutations impliquées dans différentes maladies, ainsi que de son fonctionnement », a partagé le professeur adjoint Xue.
