Présentation
L’épigénomique est l’étude à l’échelle du génome des modifications épigénétiques — des changements chimiques de l’ADN et de la chromatine qui régulent l’expression des gènes sans altérer la séquence d’ADN sous-jacente. Ces modifications incluent la méthylation de l’ADN au niveau des dinucléotides CpG, les modifications post-traductionnelles des histones (telles que l’acétylation, la méthylation et la phosphorylation) et les profils d’accessibilité de la chromatine. Les cartes épigénomiques varient selon les types cellulaires, les stades de développement et les états pathologiques, fournissant une couche d’information dynamique qui complète le génome statique. Des projets à grande échelle comme les consortiums ENCODE et Roadmap Epigenomics ont produit des atlas épigénomiques complets pour des centaines de types cellulaires humains.
Méthodes
Le profilage épigénomique repose sur des techniques adaptées au séquençage à haut débit. Le séquençage bisulfite du génome entier (WGBS) convertit les cytosines non méthylées en uracile, permettant des cartes de méthylation à résolution monocouche. Le ChIP-seq utilise des anticorps pour immunoprécipiter des modifications histoniques spécifiques ou des régions liées à des facteurs de transcription, suivies d’un séquençage. L’ATAC-seq et la DNase-seq cartographient les régions de chromatine ouverte pour identifier les éléments régulateurs actifs. Le Hi-C et les méthodes apparentées capturent la conformation tridimensionnelle de la chromatine. Les pipelines bioinformatiques traitent les lectures brutes par alignement, détection de pics (avec MACS2 ou PeakDene) et analyse d’enrichissement différentiel. L’analyse intégrative combinant plusieurs pistes épigénomiques révèle les états de la chromatine — tels que les promoteurs actifs, les amplificateurs et les régions réprimées — à l’aide d’outils comme ChromHMM.
Applications
L’épigénomique a transformé notre compréhension du développement, du vieillissement et des maladies. Les profils aberrants de méthylation de l’ADN sont des caractéristiques du cancer, le silençage des gènes suppresseurs de tumeurs par hyperméthylation des promoteurs étant désormais une cible thérapeutique. Le profilage épigénomique guide la découverte d’amplificateurs et d’autres éléments régulateurs étudiés dans la régulation génique et l’épigénétique. La technique est étroitement liée à l’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) mais appliquée à l’ensemble du génome. L’épigénomique éclaire également la façon dont le timing de la réplication de l’ADN est corrélé à l’état de la chromatine, et comment les expositions environnementales laissent des marques épigénétiques durables qui influencent les résultats sanitaires tout au long de la vie.
