AXE SHAO YIN: APPORT DE L’EPIGENETIQUE Dr Ariane Giacobino, Dr Marc Petitpierre, Dr H G Dong, Genève Avec l’aide de la Fondations Lebherz-Cornelius Celsus Dr Ariane Giacobino: Spécialiste de génétique médicale, Privat Docent, Médecin adjoint agrégé, Département de médecine génétique des HUG Clinicienne et chercheuse Domaine de recherche: épigénétique C/IG Axe Shao / Yin F/V B R/V RP/E P/GI REIN: Dépositaire de l’Essence du Ciel Antérieur (Jing) Somme de l’Essence du père et de la mère, porte les informations nécessaires au développement de l’embryon et à la détermination de ses caractéristiques ultérieures « Tout ce qui vit existe par et avec les Essences, qui lorsqu’elles se spécifient, donnent les caractéristiques de l’espèce, et règlent les conditions de la vie pour chacun de la naissance à la mort » (C.Larre, E Rochat de la Vallée) Parfaite définition du génome COEUR: Siège des Esprits, représentants entre Ciel et Terre de la Vertu du Ciel Au niveau individuel: Logis du Shen Moi conscient Claude Larre et Elisabeth Rochat de la Vallée: Les mouvements du Coeur Dans le sens Rein/Cœur: Influence d’éléments constitutionnels dans la dynamique psychique: caractère, résilience Dans le sens Cœur/Rein : Influence d’événements psychiques sur le génome? Parfaitement admis dans la médecine chinoise, où les émotions sont une cause majeure de maladie Plus difficile en médecine occidentale, où le génome est plutôt vu comme immuable, modifié seulement par des mutations aléatoires Les progrès de la génétique ont cependant confirmé cette vision de la MTC; la fonction des gènes peut être modifiée par notre environnement au sens large, climatique, alimentaire, chimique, médicamenteux, mais aussi psychique; ce mécanisme adaptatif, c’est l’épigénétique. L’ÉPIGÉNÉTIQUE: Décrit des modifications de la fonction des gènes sans altération de la structure ou de la séquence du DNA Tentative d’adaptation durable de l’expression génique aux modifications environnementales. Activation ou suppression de l’activité d’un ou de plusieurs gènes en réponse à des stresseurs environnementaux: climatiques, diététiques, chimiques, psychiques, etc. Changements transmissibles d’une génération à l’autre: avantage évolutionnel potentiel très important, mais aussi désavantage persistant en cas de modification non favorable MÉCANISMES DE RÉGULATION ÉPIGÉNÉTIQUE Le mécanisme épigénétique le mieux caractérisé et le plus facilement mesurable est le processus de méthylation de l’ADN DNA methylation occurs only at Cytosine (C) on Cytosine (C)-Guanine (G) dinucleotides Nombreuses publications mesurant cet effet épigénétique de l’exposition, pendant ou après la vie intra-utérine, à des composés chimiques, toxiques, à des régimes alimentaires particuliers, à des substances addictives, et à des stress psychologiques. Ces modifications sont conservées lors des divisions cellulaires, et parfois d’une génération à l’autre. Démonstration chez l’animal d’une transmission transgénérationnelle de dysméthylation de l’ADN sur 4 générations suite à l’exposition intra-utérine à un toxique. La transmission transgénérationnelle semble aussi possible chez l’homme, même si elle parait être exceptionnelle. La machinerie cellulaire est équipée d’un système d’effacement/reprogrammation des marques épigénétiques de méthylation qui intervient à chaque génération, très tôt dans le développement. Ce système qui efface de façon irréversible les dysméthylations effectue une remise à zéro qui permet au fœtus de retrouver un épigénome vierge, prêt à installer ensuite au cours de son développement et de sa vie et en fonction de son propre environnement ses propres marques de méthylation. EPIGÉNÉTIQUE ET FACTEURS PSYCHIQUES Chez le rat: les femelles gestantes exposées à des stresseurs donnent naissance à des rats présentant des troubles du comportements, des troubles de la mémoire et une hyper-réactivité au stress. Idem en cas de stress post natal; le manque des soins maternels entraine des modifications de la réactivité au stress de la progéniture, avec modifications épigénétiques du gène du récepteur aux glucocorticoïdes. Ces modifications, comportementales et épigénétiques, sont réversibles par l’exposition des petits rats à des femelles plus maternantes. Idem chez l’homme: la maltraitance subie dans l’enfance, peut donner lieu à des modifications épigénétiques d’un gène du récepteur aux glucocorticoïdes et constituer un facteur de vulnérabilité pour le développement de troubles psychiques ultérieurs. Ces modifications épigénétiques peuvent être retrouvées et mesurées dans de l’ADN extrait du sang périphérique des décennies plus tard Modifications identiques chez des individus exposés à la guerre, particulièrement dans les état de stress posttraumatique. Des femmes exposées à un traumatisme de guerre majeur ont non seulement des modifications épigénétiques du gène du récepteur aux glucocorticoïdes, mais aussi leurs enfants. En résumé: environment genotype(s) epigenotype(s) phenotype epiphenotype 1 individual = 1 genotype = 1 phenotype dynomic Jackson, Ann Hum Biol, 2008 ORIGINE ET PRINCIPE DE L’ÉTUDE Stress maternel et modifications épigénétiques chez le fœtus R 9, Zhu Bin, «hommage aux mariés» Rein 9 ORIGINE ET PRINCIPE DE L’ÉTUDE Stress maternel et modifications épigénétiques chez le fœtus R 9, Zhu Bin, point de la mauvaise hérédité But de l’étude: contrôle avant et après traitement par acupuncture du degré de méthylation des gènes impliqués dans les problèmes psychiques Méridien Shao Yin: Rein et Coeur. Partie basse du méridien (ZSY): effet plus Yin, plus organique, actif sur l’Essence, la reproduction, les os, les moelles Partie haute (SSY), plus Yang, avec des indications essentiellement psychiques : anxiété, dépression, stress, trac, insomnie, etc. La possibilité d’un effet épigénétique de certains points expliquerait aussi une particularité de l’acupuncture : apparition tardive mais durable de certains effets de l’acupuncture, suggérant qu’au-delà de la libération rapide des endorphines et d’autres neuro-médiateurs que nous connaissons, il y une régulation plus profonde et plus durable. NR3C1 Gènes étudiés: Gène codant pour R aux glucocorticoïdes Axe de « réponse au stress » Dans des conditions environnementales psychologiques « délétères» a été montré comme modulé épigénétiquement (traumatismes ++, maltraitance, guerre, PTSD) BDNF Gène du brain-derived neurotrophic factor Neurogenèse, mémoire, apprentissage Impliqué dans maladies psychiatriques, neurologiques Montré comme subissant des modifications épigénétiques dans des situations d’anxiété, suicide, conditionnement à la peur, dépression, addiction, douleur neuropathiques et conditionnement à la douleur OXTR Gène du récepteur à l’ocytocine Emotions et réponses positives, sociabilité, motivation Montré comme subissant des modifications épigénétiques dans le stress social, traumatismes MAOA Gène de l’enzyme Monoamine Oxydase A Rôle dans le catabolisme des neurotransmetteurs Rapporté en lien avec l’agressivité, modulé par les environnements délétères, l’addiction, la dépression, les émotions négatives ÉTUDE Cabinet Patients consultant pour un problème de « stress » dans des conditions psychiques variées: le plus souvent anxiété pathologique et dépression. Pas de groupe contrôle: étude préliminaire dans le but d’abord de mettre un effet en évidence Choix initial: R 9, C7 et MC 6. Un protocole est une chose, et la pratique en est une autre ! Impossible de se limiter à ces trois points: Le stress, qui est une réalité clinique, se retrouve dans des situations psychiques, voir psychiatriques, très différentes : anxiété, dépression, frustration et colère chroniques, trac, mobbing, burn out, etc. Contraire à la pratique d’une bonne acupuncture: la situation, l’aspect de la langue et les pouls, donc le diagnostic, vont varier d’un patient à l’autre, et d’une séance à l’autre chez le même patient, et orienter différemment notre traitement. Finalement conditions de travail habituelles, choix des points en fonction de la clinique: le plus souvent R3, C7, MC 6, R9, RP 6, E 36,F 3, P 7, GI 4, VB 13, DM 24 Séances hebdomadaires initialement, puis espacées selon résultat Durée du traitement: six mois Prélèvement d’un échantillon de sang complet au début et à la fin du traitement; conservation au congélateur avant le transport à l’unité de génétique Aléas de la pratique en cabinet: 15 patients au départ, 8 à la fin de l’étude RÉSULTATS: AUCUNE DIFFÉRENCE POUR TROIS DES GÈNES ÉTUDIÉS MPP DNAs mean % CpG methylation 70 A B 60 50 40 30 20 NR3C1 and MAOA : No significant difference as well 10 0 OXTR MAIS DIFFÉRENCE DE PRÈS DE 50% POUR LE PROMOTEUR DU BDNF BDNF gene promoter MPP DNAs mean % CpG methylation 10 A B 8 6 4 ** 2 0 BDNF Preliminary results: Excellent qualitity of extracted DNA and analyses (technical aspects-reproducibility) Statistically significant differences observed before vs after treatment, in DNA from peripheral blood (although both sexes, ages, relative heterogeneity of clinical presentation) ► results need to be confirmed and expanded on a larger cohort Les résultats montrent une modification nette de la méthylation du promoteur du gène BDNF, dans le sens d’une diminution significative de la méthylation après traitement. Cela va dans le sens de ce qui a été décrit pour ce gène, la méthylation étant plus importante dans les états de stress posttraumatique, et environnements psychologiques délétères que chez des sujets contrôles ou considérés « sains ». A noter aussi qu’une modification de la méthylation du gène, a été décrite comme associée à une diminution des scores de dépression après psychothérapie, chez des sujets avec une psychopathologie. Ces résultats, sur un petit nombre de cas, témoignent déjà de la faisabilité et de modifications de méthylation cohérentes, par rapport aux travaux publiés dans le domaine de l’épigénétique. BDNF: BRAIN DERIVED NEUROTROPHIC FACTOR Membre de la famille des neurotrophines Présent dans le système nerveux central et périphérique, mais aussi rétine, reins et prostate Effet neuroprotecteur , mais aussi neurogenèse Actif dans des aires vitales pour la mémoire et les fonctions cognitives Module l’activité de nombreux récepteurs à neurotransmetteurs dont le récepteur alpha 7 nicotinique Lien avec la dépression, la schizophrénie, les TOC, la maladie d’Alzheimer, la démence l’anorexie mentale ou la boulimie Augmente avec activité physique et psychothérapie CES RÉSULTATS CORROBORENT D’AUTRES TRAVAUX CONCLUSION Faiblesses d’une telle étude: Pas de groupe contrôle: impossible de faire la différence entre la prise en charge globale et les effets propres de l’acupuncture, puisqu’une diminution de la méthylation de ce gène a aussi été décrire après psychothérapie. Pour remplir toutes les conditions d’une étude, il faudrait un groupe contrôle, avec un simulacre d’acupuncture, problème bien connu… Il faudrait également déterminer si ces changements sont spécifiques, en utilisant d’autres points. Acquis important: la méthylation par le stress ou toute souffrance psychique du gène qui code pour le BDNF est diminuée de moitié par l’acupuncture dans cette petite étude ; ce qui permet une augmentation de l’activité de ce gène, donc de la production de ce facteur, impliqué dans la neuroprotection, la neurogenèse, la mémoire, les processus cognitifs, la dépression, la maladie d’Alzheimer, et la douleur. Ces résultats recoupent ceux d’autres études, pratiquées essentiellement sur les rats ou les souris, mesurant la sécrétion de BDNF dans le tissu nerveux, utilisant l’électro acupuncture, dans des travaux portant sur la régénération du tissu nerveux après lésion iatrogène, ou dans le Parkinson Et aussi: Un mécanisme de plus pour expliquer certains effets de l’acupuncture, et qui pourrait après confirmation légitimer l’emploi des aiguilles dans les pathologies neuro-dégénératives. Argument important pour valider notre pratique, d’autant plus que ces résultats ont été obtenus dans le cadre d’une consultation normale, sans stimulation forcenée des aiguilles, et sans électroacupuncture . POUR LA SUITE: Intérêt de l’acupuncture dans les pathologies neurodégénératives. Economies potentielles importantes dans le domaine de la santé. Comment poursuivre? Quelles collaborations? Des questions? One of our studies (in Translational Psychiatry) Increased methylation of glucocorticoid receptor gene (NR3C1) in adults with a history of childhood maltreatment: a link with the severity and type of trauma (publié dans Translational Psychiatry) Maltreatment during childhood (gradation: 0, little, moderate, severe) proportional epigenetic modification (↑ methylation) Technical development: Pyrosequencing – Methylation analysis sequencing-by-synthesis method : quantitatively monitors the real-time incorporation of nucleotides through the enzymatic conversion of released pyrophosphate into a proportional light signal degree (%) of methylation at each CpG position in a sequence determined from the ratio of T and C at the corresponding position CpG BDNF gene structure – 13 CpGs analysed pyrosequencing Methylation effects on specific gene’s promoters The epigenome of the developing foetus is especially sensitive to maternal stress + nutrition, exposure to environmental toxins , … pregnant female exposed to stress factors/ low maternal care after birth → analysis of promoter of NR3C1 gene in the brain of the offspring: → changes in cytosine methylation → changes in gene’s transcription → changes in phenotype (behaviour, stress hyperreactivity) Hypothesis: Neurotransmitter release → activation of a signalling pathway → recruitment of particular transcription factors and their recognition of elements in specific genes → histone acetyltransferases/methylationdemethylation enzymes recruitment → chromatin modifications Regulation of gene expression: 2 components Labile, transient: “moment-to-moment” -transcriptional activators and repressors- Epigenetic, stable enough to be transmittable - modifications of chromatin structure - DNA methylation occurs only at Cytosine (C) on Cytosine (C)-Guanine (G) dinucleotides CpG Methylation Promoters of housekeeping and some tissue-specific genes transcription Promoter Gene A – cytosines unmethylated in the promoter No transcription Meth Promoter Gene A – cytosines methylated in the promoter