Mechanisms involved in the transmission of epigenetic deregulation : analyses of transmission in human sperm

Etude des mécanismes de transmission de dérégulations épigénétiques : analyse de la transmission spermatique chez l'homme

Céline Bruno (1)

1 GAD - Génétique des Anomalies du Développement

The notion that environmental exposure can be memorized and promote epimutation (defined as defects on DNA methylation) raises the question of possible epigenetic transgenerational transmission in humans. To address whether an epimutation could be transmitted in humans, we pursued two axes. First, the evaluation of intergenerational transmission in the family of a Silver-Russell patient has shown, for the first time, the efficiency of epigenetic reprogramming in humans, specifically on imprinted regions. Indeed, no imprinted defect on causal H19/IGF2 locus was detected in the patient’s spermatozoa or in the DNA of his daughter. The second axis was to assess the presence of sperm epimutations 1/ from fathers of children diagnosed with imprinted syndromes and 2/ from men presenting testicular seminoma. Pyrosequencing analyses on imprinted genes did not reveal any alteration of sperm DNA methylation, though we confirmed an association between oligozoospermia and sperm imprinting defects.The next step will be to identify the mechanisms involved in the origin of the sperm epimutation. The main hypotheses converge to small non-coding RNAs or certain DNA regions which escape to controls setting up (at least partially) at the time of epigenetic reprogramming.

Les notions selon lesquelles l’exposition environnementale peut être mémorisée et puisse dans des conditions défavorables favoriser l’apparition d’épimutations soulèvent la question d’une possible transmission transgénérationnelle chez l’Homme lorsque les gamètes sont atteints.Afin de répondre à la question du risque de transmission de dérégulation épigénétique (épimutation) chez l’Homme, nous l’avons abordé selon deux axes. Le premier nous a permis d’évaluer le risque de transmission intergénérationnelle chez un patient présentant un syndrome de Silver-Russell (SRS) et nous avons pu démontrer pour la première fois l’efficience de la reprogrammation épigénétique chez l’Homme pour des régions soumises à empreinte : disparition du défaut de méthylation du locus H19/IGF2 causal dans les gamètes du patient ainsi qu’une absence de transmission à sa descendance. Le second nous a conduit à dépister la présence d’épimutations spermatiques à partir de deux modèles : 1/ de pères d’enfants atteints de pathologies liées à l’empreinte parentale et 2/ de patients atteints de cancer testiculaire. Dans les 2 cas, l’analyse par pyroséquençage de leurs spermatozoïdes n’a pas mis en évidence de défaut d’empreinte. Néanmoins, nous avons retrouvé une association entre oligozoospermie et défaut d’empreinte spermatique.Le principal défi des études à venir est d’identifier les mécanismes intervenant dans l’apparition de ces épimutations. Les principales pistes convergent vers les petits ARNs non codants ou certaines régions de l’ADN dont les marques épigénétiques pourraient (au moins partiellement) échapper aux contrôles mis en place lors des phases successives de reprogrammation épigénétique.

Mots clés: Intergenerational inheritance; DNA methylation; Epigenetics; Spermatozoa; Imprinting syndrome; Epimutation

Mots clés: Epigénétique; Spermatozoide; Pathologie liée à l'empreinte; Epimutation; Méthylation de l'ADN; Transmission transgénérationnelle

Domaines: Médecine humaine et pathologie

Céline Bruno. Etude des mécanismes de transmission de dérégulations épigénétiques : analyse de la transmission spermatique chez l'homme. Médecine humaine et pathologie. Université Bourgogne Franche-Comté, 2018. Français. ⟨NNT : 2018UBFCI002⟩. ⟨tel-02119364⟩