Les pionniers de l'épigénétique reçoivent le prix Paul Ehrlich et Ludwig Darmstaedter 2026
La découverte des lauréats a ébranlé les fondements de la génétique classique et ouvert la voie au vaste domaine de l'épigénétique moderne
Les biologistes du développement Davor Solter et Azim Surani recevront le prix Paul Ehrlich et Ludwig Darmstaedter 2026, a annoncé le conseil scientifique de la Fondation Paul Ehrlich. Les lauréats ont découvert le phénomène de l'empreinte génomique. Chez les mammifères, cela signifie que le matériel génétique des œufs et des spermatozoïdes est fonctionnellement différent. En plus de leur information génétique, certains gènes portent une marque moléculaire qui empêche leur information génétique d'être active dans l'embryon. C'est pourquoi nous avons besoin de l'apport génétique complet de la mère et du père. Cette découverte a ébranlé les fondements de la génétique classique et ouvert la porte au vaste domaine de l'épigénétique moderne.
Davor Solter
privat, Davor Solter
Azim Surani
Jacqueline Garget, University of Cambridge
Les gènes qui portent notre information génétique sont regroupés dans les chromosomes du noyau cellulaire. Il y a 22 autosomes ainsi que les chromosomes sexuels X et Y. Chaque cellule germinale contient un seul jeu de 23 chromosomes. Chaque cellule somatique contient un double jeu de chromosomes - l'un hérité de l'ovule de la mère, l'autre du spermatozoïde du père. Cela signifie que toutes les cellules du corps contiennent deux copies de chaque gène. Ces copies, qui peuvent se présenter sous différentes versions (allèles), sont toutes deux utilisées comme plans pour produire des molécules d'ARN qui sont ensuite traduites en protéines. Les deux copies du gène peuvent influencer l'apparence de l'enfant (phénotype). Si l'une des copies est mutée ou endommagée, l'autre compense généralement et reprend sa fonction. Solter et Surani ont partiellement bouleversé ces principes de base de la génétique classique lorsqu'ils ont découvert que les parents mammifères ne transmettaient apparemment qu'une seule copie active de certains gènes à leur progéniture. "Cette découverte a marqué un tournant dans la génétique moderne", explique le professeur Thomas Boehm, président du conseil scientifique. "Elle a montré que notre phénotype n'est pas déterminé uniquement par le génotype, mais qu'il est également façonné par des marques épigénétiques. Cela a fondamentalement changé notre compréhension de la santé et de la maladie".
Au début des années 1980, Davor Solter à Philadelphie (États-Unis) et Azim Surani à Cambridge (Royaume-Uni) ont entrepris - indépendamment et simultanément - de résoudre une énigme génétique fondamentale : pourquoi une naissance vierge (parthénogenèse) n'est-elle pas possible chez les mammifères ? Après tout, les fourmis, les abeilles, les lézards ou les escargots femelles, par exemple, peuvent se reproduire sans la contribution d'un mâle, ce qui permet à leur progéniture de se développer à partir d'œufs non fécondés. Solter et Surani ont répondu à cette question en appliquant indépendamment une technique que Solter avait précédemment développée et affinée, à savoir la transplantation de noyaux de cellules germinales. Après la fécondation, les noyaux de l'ovule et du spermatozoïde restent temporairement séparés - à ce stade, ils sont appelés pronucléi. Solter et Surani ont ensuite remplacé l'un des deux pronucléus par celui d'un donneur d'une autre souche de souris, générant ainsi des embryons avec deux pronucléus maternels ou deux pronucléus paternels. De manière inattendue, aucun de ces embryons n'a survécu. Dans les combinaisons de deux pronucléus paternels, les tissus embryonnaires se sont peu développés, alors que les tissus placentaires n'ont pratiquement pas été affectés. Inversement, dans les combinaisons avec deux pronucléus maternels, les tissus placentaires ne se sont pas développés normalement, ce qui a entraîné une malnutrition de l'embryon.
Seuls les embryons du groupe témoin, issus d'un pronucléus mâle et d'un pronucléus femelle, sont devenus des souris saines. Les deux chercheurs ont conclu que chez les mammifères, les chromosomes maternels apportent des informations essentielles qui sont absentes des chromosomes paternels, et vice versa. Les deux ensembles de chromosomes parentaux doivent être transmis dans leur intégralité pour que la progéniture se développe normalement. Surani a inventé le terme d'empreinte génomique pour décrire le phénomène selon lequel certains gènes sont transmis sous forme active uniquement par la mère et d'autres uniquement par le père. Peu après, les chercheurs ont découvert que les marqueurs moléculaires impliqués dans l'empreinte consistaient principalement en de minuscules groupes méthyles attachés à l'une des quatre bases de l'ADN.
Sept ans après la découverte des deux lauréats, en 1991, les premiers gènes imprimés ont été identifiés : IGF2R, un gène inhibiteur de croissance exprimé uniquement par l'allèle maternel, et IGF2, un gène promoteur de croissance exprimé uniquement par l'allèle paternel. Cela confirme l'idée que l'empreinte génomique a évolué en tant que mécanisme de régulation de la croissance fœtale dans l'utérus, contribuant à maintenir un équilibre sain entre les intérêts de l'embryon à se développer et ceux de la mère à éviter une contribution excessive de ses propres ressources corporelles. Il est possible que l'évolution ait introduit cette stratégie pour rendre possible le développement de l'utérus chez les mammifères. En fait, la plupart des gènes imprimés connus - ils représentent environ 1 % de notre génome - sont impliqués dans l'équilibre des signaux de croissance et le développement du cerveau. Dans le syndrome de Beckwith-Wiedemann, les processus de croissance des organes individuels sont déséquilibrés ou se développent de manière asymétrique au cours de l'embryogenèse ; le syndrome d'Angelmann entraîne de graves déficiences neurologiques, tandis que d'autres troubles de l'empreinte contribueraient à l'autisme et à l'épilepsie. Même chez l'adulte, les gènes à empreinte continuent de faire partie de cascades de signaux qui influencent la santé et la maladie. Les troubles de l'empreinte génomique acquis au cours de la vie sont associés à des maladies telles que le cancer du côlon, les glioblastomes et les tumeurs de Wilms (cancer du rein chez l'enfant).
La découverte de l'empreinte génomique et la recherche sur la méthylation de l'ADN ont ouvert la voie à une épigénétique fondée sur l'expérience. Depuis, des milliers de chercheurs ont franchi cette porte, ouvrant et cultivant un champ qui s'avère très fertile pour la recherche biomédicale. Grâce aux travaux pionniers de Solter et Surani, l'épigénétique s'est imposée comme la science des mécanismes biologiques moléculaires qui régulent l'expression des gènes indépendamment des modifications de leur séquence d'ADN.
Davor Solter, citoyen américain né en 1941, est directeur émérite du département de biologie du développement de l'Institut Max Planck d'immunobiologie de Fribourg, en Allemagne, qu'il a dirigé de 1991 à 2006. Il vit actuellement à Bar Harbor, dans le Maine (États-Unis) et est professeur invité à l'université Mahidol de Bangkok, en Thaïlande, et à l'université de Zagreb, en Croatie.
Azim Surani, citoyen britannique né en 1945, est directeur de la recherche sur la lignée germinale et l'épigénétique au Gurdon Institute de l'université de Cambridge et membre du King's College de Cambridge.
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