Le matériel génétique se trouvant dans les mitochondries est hautement variable d’un individu à l’autre, contrairement aux chromosomes, qui sont relativement stables durant notre vie. Selon des chercheurs de l’Université de Montréal et du CHU Sainte-Justine affilié à l’Université, cette variabilité pourrait avoir une influence sur la santé humaine. Les génomes changent, non seulement d’une génération à l’autre, mais aussi à l’intérieur d’une cellule individuelle. Les chercheurs ont mesuré pour la première fois les variations dans les processus d’édition de l’ARN chez une grande population. « Les mitochondries sont les centrales énergétiques des cellules; les cellules qui ont des besoins énergétiques élevés, comme les cellules musculaires, possèdent beaucoup de mitochondries. Les mitochondries sont des composants cellulaires (des organelles) qui possèdent leur propre code génétique, distinct de l’ADN des chromosomes. Elles peuvent présenter des mutations différentes au sein d’un même individu, explique Alan Hodgkinson, le premier auteur de l’étude. Les nombreuses mitochondries à l’intérieur d’une seule cellule peuvent avoir des mutations génétiques différentes. Nos recherches ont permis de mettre en lumière les variabilités dans l’édition de l’ARN mitochondrial et leurs conséquences possibles pour la santé. »Par exemple, les chercheurs ont relevé un lien entre le degré de modification de l’ARN et le métabolisme basal, c’est-à-dire le taux de conversion des aliments que nous absorbons en énergie disponible pour faire fonctionner le corps. Ces découvertes indiquent que la relation entre la génétique et la santé est encore plus complexe qu’on ne le croyait.
L’étude a été réalisée grâce aux 40 000 Québécois qui ont participé à l’initiative CARTaGENE. CARTaGENE est une des banques d’information génétique les plus complètes du monde. CARTaGENE recueille, en plus de l’information génétique, l’historique de vie, le lieu de résidence, l’origine ethnique, la langue, les antécédents médicaux familiaux et les antécédents médicaux personnels des participants. Selon Philip Awadalla, directeur de l’initiative CARTaGENE et auteur principal de l’étude, « la population du Québec s’intéresse à la science. C’est un programme unique dans le monde. D’autres projets ont été lancés, mais ils ne sont pas aussi complets que le nôtre. Ailleurs, les chercheurs parviennent à recruter 5 % des gens qu’ils invitent. Au Québec, le taux de participation est cinq fois plus élevé. » La banque de données est mise à la disposition de la communauté scientifique québecoise et internationale.
Les chercheurs se sont penchés sur les mutations de l’ARN des mitochondries. Pour faire une analogie, si l’ADN était une presse à imprimer qui détermine les fonctions d’un organisme vivant, l’ARN serait l’impression. Et comme dans tout processus d’impression (que l’on appelle « transcription » dans le cas de l’ARN), il arrive que le résultat ne soit pas une réplique exacte de l’original. « Nous avons étudié les variations de l’ARN mitochondrial chez un même individu et entre les individus. Il s’agit de la première étude de ce type chez une population, explique Alan Hodgkinson. Nous avons analysé les données de 1 000 participants à l’initiative CARTaGENE; il s’agit du plus grand séquençage d’ARN jamais réalisé. Avec des données d’une telle ampleur, nous avons relevé un large éventail de différences subtiles non seulement entre les individus, mais également chez un même individu. C’est la grande force de nos données. Nous avons ciblé notre analyse sur une signature précise qui nous semblait très intéressante – la signature dans les données de séquençage représentant une modification de l’ARN à des sites importants. » Le Professeur Awadalla ajoute :« Notre autre première mondiale est le niveau de résolution – nous avons non seulement observé des changements survenant au niveau de l’ADN, nous sommes en mesure de relever des épiphénomènes au niveau de l’ARN. Nous pouvons comparer les taux de variabilité individuels entre les membres d’une population ».
Plusieurs facteurs interviennent dans la variabilité de la transcription de l’ARN mitochondrial. « La majorité de l’ADN d’un individu loge dans le noyau de chacune de ses cellules. Il existe une interaction entre les produits du génome nucléaire et le génome mitochondrial pour la production de l’énergie de la cellule – les deux ne sont pas complètement indépendants, explique Alan Hodgkinson. Nous avons découvert une association entre la variation d’un gène nucléaire – c’est-à-dire de l’ADN des chromosomes – et le degré de variation dans le génome mitochondrial. Les modifications qui s’ensuivent pourraient se répercuter sur la production d’énergie de la cellule, mais il faudra encore beaucoup de travail pour confirmer et comprendre ces processus dans leurs moindres détails. »
En effet, les conséquences de ce phénomène sur notre état de santé pourraient être beaucoup moins déterministes, n’en déplaise à ceux qui se chercheraient une bonne raison pour expliquer leur mauvaise forme physique. « Il n’est pas surprenant de découvrir un lien entre les mitochondries et le métabolisme, puisque les mitochondries sont les centrales énergétiques des cellules. Nous avons déterminé que la capacité de notre génome à se modifier lui-même est une fonction intrinsèque, jusqu’à un certain point. Il reste à savoir comment notre génome réagit aux conditions de l’environnement », conclut le professeur Awadalla.
À propos de cette étude
Alan Hodgkinson, Youssef Idaghdour, Elias Gbeha, Jean-Christophe Grenier, Elodie
Hip-Ki, Vanessa Bruat, Jean-Philippe Goulet, Thibault de Malliard et Philip Awadalla ont publié « High Resolution Genomic Analysis of Human Mitochondrial RNA Sequence Variation » dans Science le 24 avril 2014. Tous les chercheurs sont affiliés au Département de pédiatrie de l’Université de Montréal et au Centre de recherche du CHU Sainte-Justine. Youssef Idaghdour est également affilié au Département de biologie de l’Université de New York Abu Dhabi. L’étude a été financée par Génome Québec, le Partenariat canadien contre le cancer, le Réseau de médecine génétique appliquée du Québec, le Fonds de recherche du Québec – Santé, le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies et les programmes de bourses postdoctorales Banting. Les chercheurs ont utilisé des équipements financés par la Fondation canadienne pour l’innovation.
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