Une façon dont les cellules peuvent contrôler les activités de leurs gènes consiste à ajouter de petites modifications chimiques à l’ADN qui déterminent quels gènes sont activés ou désactivés. Les groupes méthyle sont l’une de ces modifications chimiques ou étiquettes. Les chercheurs ont découvert que chez les bactéries, la méthylation de l’ADN joue un rôle dans la régulation de la virulence, de la reproduction et de l’expression des gènes. Dans d’autres organismes, y compris les humains, la méthylation de l’ADN est essentielle dans la régulation de l’expression génique spécifique au tissu, qui définit la nature d’une cellule, par exemple, s’il s’agit d’une cellule cutanée ou d’une cellule cérébrale.
« L’étude de la méthylation de l’ADN fait partie du domaine de l’épigénétique. Elle est importante car elle nous aide à comprendre pourquoi un type particulier de bactérie provoque une maladie plus grave qu’une autre ou comment une cellule normale peut changer et donner lieu à des maladies, telles que cancer », a déclaré l’auteur correspondant Dr Tao Wu, professeur adjoint de génétique moléculaire et humaine au Baylor College of Medicine. La Laboratoire Wu est un laboratoire d’épigénétique du cancer. Son objectif à long terme est de vaincre la résistance thérapeutique du cancer en comprenant mieux le rôle de l’épigénétique dans cette maladie.
Chez les bactéries, il existe trois formes différentes de méthylation de l’ADN. Le plus courant est celui qui marque la base de l’ADN ou l’adénine du bloc de construction (N6-méthyladénine ou 6mA). Les deux autres marquent la cytosine de base de l’ADN (N4-méthylcytosine ou 4mC et 5-méthylcytosine ou 5mC). Bien qu’il existe de nombreuses méthodes pour étudier la méthylation de l’ADN, quelques-unes peuvent cartographier efficacement les trois types simultanément, a expliqué Wu.
« On pensait que les organismes autres que les bactéries, y compris les mammifères, n’utilisaient pour la plupart que des étiquettes méthyl-cytosine – le 5mC – pour réguler l’activité des gènes. Mais en 2016, lorsque j’étais à l’Université de Yale, nous avons rapporté dans La nature la découverte que l’ADN 6mA est également présent chez les mammifères », a déclaré Wu. « Cette découverte a ouvert un tout nouvel ensemble de possibilités dans l’étude de l’épigénétique du cancer.
Les méthodes traditionnelles pour étudier le 5mC ne capturent pas la méthylation de l’adénine dans les tissus de mammifères. « Cela nous a motivés à développer une nouvelle méthode pour profiler non seulement 6mA, mais aussi 4mC et 5mC », a déclaré Wu.
Dans la présente étude, publiée dans la revue Biologie du génome, Wu et ses collègues rapportent le développement d’une méthode de séquençage chimique pour quantifier simultanément différents marqueurs épigénétiques. Leur méthode, appelée NT-seq, abréviation de traitement au nitrite suivi d’un séquençage de nouvelle génération, est une méthode de séquençage pour détecter plusieurs types de méthylation de l’ADN à l’échelle du génome. La méthode peut également amplifier des échantillons cliniques limités, ce que d’autres méthodes ne peuvent pas faire.
« Nous montrons que NT-seq peut détecter 6mA, 4mC et 5mC à la fois dans les cellules bactériennes et non bactériennes, y compris les cellules de mammifères », a déclaré Wu. « Par rapport à d’autres méthodes, NT-seq est efficace, rentable, plus rapide et a une résolution élevée. Certaines de ses limitations sont spécifiques à la composition particulière de certains génomes. Nous avons des suggestions dans l’article sur la façon de compenser cette limitation. «
« Nous sommes ravis de NT-seq », a déclaré Wu. « Il peut découvrir de nouveaux modèles ou motifs de méthylation de l’ADN, valider les résultats obtenus avec d’autres méthodes, générer des ensembles de données pour développer des outils d’apprentissage automatique pour l’analyse de la méthylation et ouvrir la voie à l’étude épigénétique de l’ADN génomique 6mA dans des organismes non bactériens, y compris des études sur l’épigénétique du cancer. »
Xuwen Li et al, NT-seq : une méthode de séquençage chimique pour le profilage du méthylome génomique, Biologie du génome (2022). DOI : 10.1186/s13059-022-02689-9