Méthylation

Définition

La méthylation est la fixation par addition d'un groupe méthyle -CH₃ sur une molécule. En biologie du développement, la méthylation est le principal mécanisme épigénétique. Elle consiste en le transfert de groupes méthyle sur certaines des bases cytosines de l'ADN localisées précédemment et en continu en guanine. L'inverse du cycle méthyle est la déméthylation.

Une méthylation d'ADN :

La méthylation aboutit à de l'ADN méthylée. Dans cette représentation d'une molécule d'ADN méthylée, les deux sphères blanches représentent des groupes méthyle. Ils sont liés à deux molécules de nucléotide cytosine qui constituent la séquence d'ADN.

Explications

La méthylation étant fondamentale dans la régulation du silençage des gènes avec une exclusion allélique, elle peut entraîner des altérations de la transcription génétique sans nécessiter d'altération de la séquence d'ADN, l'un des mécanismes responsables de la plasticité phénotypique. Les produits des gènes peuvent également être méthylés, c'est-à-dire les protéines, régulant ainsi également leur fonction. Les enzymes ADN-méthyltransférase sont impliquées dans ce processus.

⭐ Voir aussi l'alkylation.

Il y a des moments où un gène doit être complètement et définitivement désactivé. Pour cela, la méthylation de l'ADN et la modification des nucléosomes sont utilisées. Lorsqu'un gène n'est pas exprimé, un ADN méthyltransférase (méthylase) peut méthyler des cytosines à la fois dans le promoteur, dans la séquence codante ou au niveau de sites de liaison d'activateur situés en position 5 'par rapport au gène. De cette manière, la 5-méthylcytosine est générée, ce qui seul peut empêcher la liaison de mécanismes de transcription ou d'activateurs. A cette fin, d'autres protéines, telles que MeCP2 (protéine empêchant la liaison de facteurs de transcription ou bloquant la progression de l'ARN polymérase), reconnaissant ces méthylcytosines et pouvant également recruter le complexe répresseur Sin3, qui présente une activité de désacétylase de histones.

Rôles

La méthylation est une modification chimique de l'ADN et d'autres molécules qui peuvent être conservées lorsque les cellules se divisent pour produire plus de cellules. Lorsqu'elle se trouve dans l'ADN, la méthylation peut modifier l'expression des gènes. Dans ce processus, des étiquettes chimiques appelées groupes méthyle se fixent à un endroit particulier de l'ADN où elles activent ou désactivent un gène, régulant ainsi la production de protéines codées par le gène.

La méthylation est également utilisée pour identifier différents types de génomes. Ainsi, pour différentes bactéries, elles méthylent différentes séquences. Certaines bactéries méthylent la séquence GAATTC et c'est ainsi qu'elles reconnaissent leur propre ADN par rapport à l'ADN envahissant étranger. Cette méthylation est également au coeur de la façon dont les enzymes de restriction sont produites dans une cellule bactérienne qui ne découpent pas l'ADN de cette cellule mais sont utilisées pour reconnaître l'ADN étranger.

Types de méthylations

Il existe deux types de méthylation avec maintenance et de novo :

• La méthylation de maintenance ajoute des groupes méthyle aux chaînes d'ADN à des emplacements opposés à ceux méthylés dans la chaîne mère, ce qui force les molécules d'ADN filles à maintenir un schéma de méthylation après la division cellulaire.
• La méthylation de novo ajoute des groupes méthyle dans des positions complètement nouvelles et le modèle de méthylation peut changer dans une région localisée du génome.

✅ La méthylation de Purdie est une méthode de méthylation spécifique de l'oxygène glucidique utilisant l'iodométhane et l'oxyde d'argent.

Méthylation de l'ADN

La méthylation de l'ADN régule l'expression des gènes en recrutant des protéines impliquées dans la répression des gènes ou en inhibant la liaison du ou des facteurs de transcription à l'ADN. Au cours du développement, le modèle de méthylation de l'ADN dans le génome change en raison d'un processus dynamique impliquant à la fois la méthylation et la déméthylation de l'ADN de novo.

La méthylation de l'ADN est une marque épigénétique qui joue un rôle essentiel dans la régulation de l'expression des gènes. Les îlots CpG (cytosine–phosphate–guanine) sont des régions de méthylation de l'ADN dans des promoteurs connus pour réguler l'expression des gènes par le silence transcriptionnel du gène correspondant. La méthylation de l'ADN au niveau des îlots CpG est cruciale pour l'expression des gènes et les processus spécifiques aux tissus.

Les niveaux d'expression sont rarement affectés par la méthylation de l'ADN dans les tissus adultes normaux; cependant, des différences statistiques dans le niveau d'expression génique en corrélation avec la méthylation de l'ADN ont récemment été révélées. Les données ont démontré comment la méthylation de l'ADN était corrélée à l'expression des gènes dans les tissus adultes normaux.

Méthylation de la cytosine

La méthylation de la cytosine, généralement dans les dinucléotides CpG, est une caractéristique commune de la régulation épigénétique de l'expression des gènes. La plupart des types de cellules ont des modèles de méthylation des dinucléotides CpG relativement stables, mais les connaissances sur les CpG qui participent à la régulation des gènes sont encore limitées. 70 à 80 % des CpG sont méthylés. Ces CpG méthylés sont détectés par la technique de séquençage au bisulfite.

Seulement 21,8 % des sites CpG autosomiques ont une régulation dynamique, la plupart d'entre elles distales des points d'initiation de la transcription. Ces sites CpG dynamiques, se localisent avec des éléments régulateurs de gènes, en particulier des activateurs et des sites de liaison aux facteurs de transcription (TFBS), permettant l'identification de régulateurs clés spécifiques à la lignée.

Il est important de souligner l'importance des régions méthylées différentiellement (DMR), qui contiennent des SNP associés à des maladies spécifiques à chaque type de cellule.

Bien qu'en théorie chaque dinucléotide CpG puisse modifier son statut de méthylation, seule une fraction d'entre eux le fait dans le cadre de programmes de réglementation très coordonnés. Par conséquent, les DMR sélectionnés pourraient servir de point de départ pour guider des approches nouvelles et plus efficaces pour capturer la fraction de CpG la plus informative, ainsi que pour localiser de nouveaux éléments réglementaires.

Méthylation du développement embryonnaire

Au début du développement embryonnaire, le génome eucaryote est déméthylé. De cet état précoce à l'état morula, une méthylation "de novo" de cet ADN intervient, modifiant ainsi l'ajout des informations épigénétiques dudit génome. A l'état de blastula, la méthylation est complète. L'importance de la méthylation dans ces processus de formation initiale est fondamentale, car il a été prouvé que les mutants des méthyltransférases (qui ne peuvent donc pas méthyler leur ADN) meurent à l'état morula.

Des études récentes ont montré que, dans les tissus normaux, la méthylation d'un gène se situe principalement dans la région codante, qui présente une faible densité de bases CG (cytosine–guanine). La région, qui compte une forte densité de segments CpG.

Méthylation et cancer

Le statut de méthylation de certains gènes peut être utilisé comme marqueur de la tératogenèse. Dans de nombreuses cellules tumorales, l'hyperméthylation du promoteur liée à la perte d'hétérozygotie dans le même locus entraîne la perte de fonction d'un gène "protecteur" et le processus tumoral commence à se développer. Les règles qui déterminent quels gènes sont méthylés au cours de la pathogenèse d'un certain type de cancer sont complexes et doivent encore être déchiffrées. Cependant, il existe des marqueurs de méthylation de l'ADN très spécifiques et capables de détecter de nombreux types de tumeurs fréquentes.

Ces marqueurs pourraient être très utiles dans le diagnostic précoce du cancer. Par exemple, l'hyperméthylation de la classe pi de la glutathion S-transférase (GSTP1) semble être un indicateur prometteur du diagnostic du cancer de la prostate.

En rapport avec "méthylation"

• diméthylsulfoxyde

  

  Le diméthylsulfoxyde (DMSO) est un produit d'oxydation du diméthylsulfure.

• diméthylsulfure

  

  Le diméthylsulfure (DMS, sulfure de diméthyle) est un composé chimique volatile, un thioéther, de formule moléculaire (CH3)2S.

• méthyle

  

  Un méthyle est une petite molécule composée d'un atome de carbone et de trois atomes d'hydrogène (CH3).

• méthylène

  

  Le méthylène est le carbène le plus simple, un gaz incolore, dont la formule CH2 et le radical divalent sont similaires à la formule des hydrocarbures d'un...