L'épigénétique s'intéresse à la manière dont l'activité des gènes peut être modulée sans changer le code de l'ADN lui-même. Ce contrôle repose sur de petites modifications chimiques, appelées marques épigénétiques, apposées sur l'ADN ou sur les protéines qui lui sont associées. Ces marques influencent l'organisation de l'ADN et ainsi l'accès aux gènes pour leur utilisation par la cellule. L'édition épigénétique est une technologie émergente qui vise donc à allumer ou éteindre des gènes de façon ciblée, en mobilisant des enzymes capables de modifier les marques épigénétiques, sans toucher directement à l'ADN.
Les approches de génétique conventionnelle, bien qu'efficaces pour caractériser des facteurs impliqués dans les modifications de l'activité des gènes, atteignent leurs limites lorsqu'il s'agit d'étudier l'impact direct de marques épigénétiques sur la transcription et le développement des plantes ; ceci en raison, entre autres, de facteurs aux activités redondantes et plurivalentes. Pour tenter de contourner cette limitation, des chercheurs de l'équipe Dynamiques Chromatiniennes et Transitions Développementales (ChromDev) au CEA-Irig/LPCV ont utilisé une nouvelle approche d'édition épigénétique basée sur la technologie dCas9* (« dead » Cas9), permettant de révéler les fonctions directes et véritables de marques épigénétiques.
Première preuve de concept des effets multi-échelle de l'édition épigénétique sur une plante
La marque épigénétique H3K27me3, modification chromatinienne conservée chez les eucaryotes multicellulaires, est fortement associée à la répression des gènes développementaux. L'étude démontre sa fonction exacte chez les plantes par le recrutement ciblé, via dCas9, d'une activité enzymatique sur le gène développemental CUP SHAPED COTYLEDON 3 (CUC3) d'Arabidopsis thaliana, en utilisant un outil d'édition épigénétique. Le retrait de la marque H3K27me3 induit une transcription plus étendue de CUC3 dans les tissus de la plante, entraînant une altération de la morphologie des feuilles et la production d'inflorescences bifides.
Démonstration de l'efficacité d'un outil d'édition épigénétique sur une cible spécifique : le gène frontière CUC3 d'Arabidopsis thaliana, pour lequel le retrait de la marque H3K27me3 entraîne l'extension de son domaine d'expression, suivie de changements développementaux chez la plante (e.g. la taille et la forme des feuilles de rosette, comme illustré ici).
L'édition épigénétique promet d'être une approche puissante pour disséquer les impacts fonctionnels des marques épigénétiques sur la transcription et la morphogenèse. Sa mise en œuvre en systèmes inductibles permettra d'en suivre les effets en temps réel.