Epigenetics and phenotype construction, a challenge for livestock production?
Epigénétique et construction du phénotype, un enjeu pour les productions animales ?
Résumé
Epigenetics refers to the inheritable changes of genomic activities that do not alter DNA sequences. It deals with the molecular mechanisms orchestrating chromatin remodelling, which leads to gene transcription or silencing. Here, we provide evidence from the published scientific literature that the epigenetic marks are apposed onto the genome in a sequential, reversible and/or inheritable manner. These marks can be finely measured to characterise the epigenome. The functional analysis of the epigenetic processes provides support to the two associated concepts of genome flexibility and robustness. Genome flexibility is involved in the acquisition of cell identity during differentiation (Why do not the various cellular types of an organism use the same genetic information in a similar manner?), and in the adaptation to environmental cues as illustrated by the mechanism underlying the fate of honeybees that become fertile queens or sterile workers. But the epigenome is also crucial for the development of individuals that requires the robustness of epigenetic marks as exemplified from parental imprinting studies. The flexibility of epigenetic marks is associated with transitory adaptation to environmental changes while robustness reveals long term processes associated with more stable marks that in some instances can pass over several generations. This review points to the importance of epigenetic processes for genome functions and proposes that the integration of the molecular data describing the epigenomic states could be considered as new variables in selection to preserve the sustainability of animal breeding.
L’épigénétique analyse les changements héritables de l’activité génique sans modification du patrimoine génétique nucléaire. Elle s’intéresse aux processus moléculaires qui modifient l’architecture de la chromatine, sélectionnant l’information génétique et contribuant à l’établissement des patrons d’expressions génique. Nous montrons à l’appui de données publiées que l’apposition des marques épigénétiques est séquentielle, réversible et/ou héritable. Ces marques peuvent être analysées et quantifiées finement à haut débit pour caractériser « l’épigénome ». L’analyse fonctionnelle des régulations épigénétiques conduit à mettre en avant les notions de flexibilité et de robustesse. La flexibilité est patente lors de l’établissement d’une identité cellulaire (« pourquoi toutes les cellules d’un même individu ne traitent elles pas l’information génétique de la même manière ? ») et pour l’adaptation de l’individu à son environnement, le destin des abeilles devenant reines ou ouvrières en est un bon exemple. Mais le maintien de l’épigénome en l’état est tout aussi essentiel au bon développement des organismes impliquant a contrario, une robustesse des marques épigénétiques, cas des gènes soumis à empreinte parentale. La flexibilité des marques épigénétiques permet une adaptation transitoire à des modifications environnementales ; la robustesse révèle des possibilités d’adaptation à plus long terme, synonymes de stabilité des marques, dans certaines situations sur plusieurs générations. Cet article vise ainsi à montrer l’importance des processus épigénétiques dans le fonctionnement des génomes et avance l’idée qu’il serait judicieux d’intégrer les données moléculaires sur les états de l’épigénome dans les schémas de sélection dans une optique de maintien d’un développement durable de l’élevage.
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