Mêmes gènes, résultat différent
Une partie du contrôle de l'activation des gènes repose sur de petites marques chimiques portées par les histones, les protéines autour desquelles l'ADN est enroulé. Lorsqu'un groupe acétyle est ajouté à une histone, l'ADN se relâche et le gène peut être lu. Des enzymes appelées histone désacétylases (HDAC) retirent ces groupes acétyle ; l'ADN se resserre alors et le gène est réduit au silence. On peut donc comparer les HDAC à un bouton de volume des gènes.
Un signal venu de l'intestin : le butyrate
Le butyrate est un acide gras à chaîne courte formé lorsque les bactéries du côlon fermentent les fibres alimentaires. Il constitue la principale source d'énergie des cellules de la paroi intestinale. Des études de laboratoire montrent que le butyrate freine les enzymes HDAC ; fait intéressant, cet effet ne modifie qu'environ 2 pour cent des gènes. Une alimentation riche en fibres est le moyen le plus simple de nourrir les bactéries qui produisent le butyrate. Pour plus de détails, consultez la page Flore intestinale.
La part des gènes modifiés lorsque le butyrate inhibe les enzymes HDAC n’est que d’environ
0%
l’effet est donc très sélectif.
Davie JR. J Nutr 2003;133(7 Suppl):2485S-2493S. doi:10.1093/jn/133.7.2485S
Jeûne et cétones
Lorsque l'on ne mange pas pendant longtemps ou que les glucides sont fortement réduits, le foie produit des corps cétoniques à partir des graisses. Le plus important d'entre eux, le bêta-hydroxybutyrate, ressemble beaucoup par sa structure au butyrate fabriqué par les bactéries intestinales, et c'est aussi un inhibiteur des HDAC. Dans une étude chez la souris, le jeûne, la restriction calorique ou le bêta-hydroxybutyrate administré de l'extérieur ont augmenté l'acétylation des histones dans les tissus et activé des gènes protégeant contre le stress oxydatif (FOXO3A et MT2). Cette observation suggère que le moment et la quantité de nos repas peuvent influencer l'utilisation de nos gènes. Chez l'humain, un effet sur la santé de ce mécanisme n'a toutefois pas encore été démontré. Pour plus de détails, consultez la page Longévité métabolique.
Brocoli et sulforaphane
Le brocoli, et surtout le sulforaphane présent dans les germes de brocoli, a inhibé les enzymes HDAC dans des études de laboratoire. Dans une petite étude menée chez des volontaires sains, les personnes ayant mangé des germes de brocoli frais ont présenté une activité HDAC réduite dans leurs cellules sanguines, alors que celles qui ont pris une gélule contenant la même quantité du composé sans l'enzyme digestive n'ont pas montré cet effet. Les légumes frais et les compléments ne sont donc pas équivalents. Une autre étude a montré que de fortes quantités de germes de brocoli peuvent aussi affecter des régions du génome non visées. C'est pourquoi la recommandation n'est pas la prise de compléments, mais la consommation régulière de légumes comme le brocoli, le chou et le chou-fleur.
Exercice et muscle
L'exercice modifie aussi la régulation des gènes. Chez des volontaires sains, pendant 60 minutes de vélo, les enzymes HDAC4 et HDAC5 ont été expulsées du noyau des cellules musculaires, ce qui a levé la pression exercée sur les gènes. Ce processus est piloté par des molécules de signalisation comme l'AMPK, qui s'activent lorsque l'énergie baisse pendant l'effort. C'est l'un des mécanismes par lesquels une activité physique régulière améliore, à terme, l'utilisation du sucre et des graisses par le muscle. Les muscles des jambes renvoient aussi le sang des veines vers le cœur, si bien que le mouvement compte pour la santé veineuse également. Pour plus de détails, consultez la page Mouvement et exercice.
Chez des volontaires en bonne santé,
0min
de vélo ont fait sortir les enzymes HDAC4 et HDAC5 du noyau des cellules musculaires.
McGee SL et al. J Physiol 2009;587(Pt 24):5951-5958. doi:10.1113/jphysiol.2009.181065
Reine et ouvrières
Chez l'abeille domestique, les reines et les ouvrières sont génétiquement indiscernables. Pourtant, la reine est féconde, plus grande et vit beaucoup plus longtemps. La différence est créée par la nourriture reçue au stade larvaire : une larve destinée à devenir reine reçoit de grandes quantités de gelée royale.
À génétique égale, une reine d'abeille vit environ
0fois
plus longtemps qu'une ouvrière en été.
Une reine vit en moyenne 1 à 2 ans ; une ouvrière en été vit en moyenne 15 à 38 jours (150 à 200 jours en hiver). Ce sont des moyennes.
Remolina SC, Hughes KA. Age (Dordr) 2008;30(2-3):177-185.
doi:10.1007/s11357-008-9061-4
De solides indices montrent que cette différence est épigénétique et non génétique. L'inhibition de Dnmt3, l'enzyme qui pose les marques de méthylation de l'ADN chez les larves, a produit un effet proche de celui de la gelée royale, et la plupart des larves sont devenues des reines dotées d'ovaires bien développés. De plus, l'acide 10-hydroxy-2-décénoïque (10-HDA), qui représente jusqu'à 5 pour cent en poids de la gelée royale, a été montré comme inhibant les HDAC ; il a été suggéré qu'il pourrait contribuer au changement de caste.
Mêmes gènes, destin différent.
Royalactine : la protéine qui fait la reine ?
La royalactine est une protéine d'environ 57 kDa présente dans la gelée royale. En 2011, il a été rapporté que cette protéine augmentait la taille du corps et le développement des ovaires chez les larves, et raccourcissait la durée du développement. En 2016, cependant, une autre équipe de recherche n'a pas pu reproduire ce résultat. On pense aujourd'hui que le développement en reine ne dépend pas d'une seule protéine, mais de plusieurs composants de la gelée royale ainsi que de la quantité de nourriture. Ce débat illustre bien pourquoi une découverte spectaculaire isolée ne doit pas être considérée comme définitive tant qu'elle n'a pas été répétée.
Resvératrol et sirtuines
Raisin rouge. Le resvératrol se trouve surtout dans le raisin rouge.
Plus près de la peau. La majeure partie du resvératrol est dans la peau du raisin.
La molécule de resvératrol. Un petit composé végétal à deux cycles ; son lien avec les sirtuines est encore étudié.
Les sirtuines sont une branche de la famille des HDAC qui fonctionne avec le NAD+, la molécule énergétique de la cellule ; elles relient donc l'état énergétique de la cellule à la régulation des gènes. En 2003, il a été montré que le resvératrol, présent dans la peau du raisin rouge, activait les sirtuines et prolongeait la durée de vie de cellules de levure. Les années suivantes, on a discuté du fait que cet effet pouvait provenir de la méthode de mesure ; puis un mécanisme d'activation réel a été décrit dans certaines conditions.
Chez l'humain, les preuves sont faibles. Une revue Cochrane d'études menées chez des adultes diabétiques de type 2 n'a trouvé que trois études brèves portant au total sur 50 participants et a conclu qu'il n'existe pas assez de preuves pour décider d'un bénéfice ou d'un risque. Le vin rouge n'est pas recommandé comme source de resvératrol : la quantité y est faible et les méfaits de l'alcool dépassent tout bénéfice possible.
Lactoferrine : une protéine protectrice du lait
La lactoferrine est une protéine qui fixe le fer, abondante dans le lait humain et le lait de vache, surtout dans le colostrum, le premier lait. Ses effets contre les microbes et sa capacité à réguler le système immunitaire sont bien décrits en laboratoire. Chez l'humain, les résultats sont contrastés. Une méta-analyse de 25 études a constaté chez les adultes une baisse de l'interleukine 6, un marqueur inflammatoire, sans changement de la CRP ; les infections respiratoires ont diminué chez les enfants, mais pas chez les adultes. Une vaste étude randomisée menée chez 2 203 prématurés n'a pas montré de réduction du risque d'infection avec la lactoferrine. Les preuves concernant son lien avec la rigidité des artères restent limitées chez l'humain.
Qu'est-ce que cela signifie pour l'humain ?
L'exemple de l'abeille est un modèle frappant de la manière dont l'alimentation peut modifier l'usage que fait l'organisme de ses gènes, mais il s'agit d'une analogie. Il n'existe pas de preuve clinique suffisante que la gelée royale, le butyrate, le resvératrol ou la lactoferrine sous forme de compléments ralentissent le vieillissement ou préviennent les maladies vasculaires chez l'humain. Pour l'instant, la voie la plus fiable reste une alimentation équilibrée et riche en fibres qui nourrit les bactéries intestinales, une activité physique régulière et un sommeil suffisant. Les personnes allergiques aux produits de la ruche ou asthmatiques doivent consulter leur médecin avant d'utiliser la gelée royale.
Références
- Davie JR. Inhibition of histone deacetylase activity by butyrate. J Nutr 2003;133(7 Suppl):2485S-2493S. doi:10.1093/jn/133.7.2485S
- Kucharski R et al. Nutritional control of reproductive status in honeybees via DNA methylation. Science 2008;319(5871):1827-1830. doi:10.1126/science.1153069
- Spannhoff A et al. Histone deacetylase inhibitor activity in royal jelly might facilitate caste switching in bees. EMBO Rep 2011;12(3):238-243. doi:10.1038/embor.2011.9
- Kamakura M. Royalactin induces queen differentiation in honeybees. Nature 2011;473(7348):478-483. doi:10.1038/nature10093
- Buttstedt A et al. Royalactin is not a royal making of a queen. Nature 2016;537(7621):E10-E12. doi:10.1038/nature19349
- Remolina SC, Hughes KA. Evolution and mechanisms of long life and high fertility in queen honey bees. Age (Dordr) 2008;30(2-3):177-185. doi:10.1007/s11357-008-9061-4
- Howitz KT et al. Small molecule activators of sirtuins extend Saccharomyces cerevisiae lifespan. Nature 2003;425(6954):191-196. doi:10.1038/nature01960
- Pacholec M et al. SRT1720, SRT2183, SRT1460, and resveratrol are not direct activators of SIRT1. J Biol Chem 2010;285(11):8340-8351. doi:10.1074/jbc.M109.088682
- Hubbard BP et al. Evidence for a common mechanism of SIRT1 regulation by allosteric activators. Science 2013;339(6124):1216-1219. doi:10.1126/science.1231097
- Jeyaraman MM et al. Resveratrol for adults with type 2 diabetes mellitus. Cochrane Database Syst Rev 2020;1:CD011919. doi:10.1002/14651858.CD011919.pub2
- Berthon BS et al. Effect of lactoferrin supplementation on inflammation, immune function, and prevention of respiratory tract infections in humans. Adv Nutr 2022;13(5):1799-1819. doi:10.1093/advances/nmac047
- ELFIN trial investigators group. Enteral lactoferrin supplementation for very preterm infants. Lancet 2019;393(10170):423-433. doi:10.1016/S0140-6736(18)32221-9
- Chen C et al. The role of lactoferrin in atherosclerosis. Biometals 2023;36(3):509-519. doi:10.1007/s10534-022-00441-1
- Shimazu T et al. Suppression of oxidative stress by β-hydroxybutyrate, an endogenous histone deacetylase inhibitor. Science 2013;339(6116):211-214. doi:10.1126/science.1227166
- Myzak MC et al. A novel mechanism of chemoprotection by sulforaphane: inhibition of histone deacetylase. Cancer Res 2004;64(16):5767-5774. doi:10.1158/0008-5472.CAN-04-1326
- Clarke JD et al. Comparison of isothiocyanate metabolite levels and histone deacetylase activity in human subjects consuming broccoli sprouts or broccoli supplement. J Agric Food Chem 2011;59(20):10955-10963. doi:10.1021/jf202887c
- Baier SR et al. Off-target effects of sulforaphane include the derepression of long terminal repeats through histone acetylation events. J Nutr Biochem 2014;25(6):665-668. doi:10.1016/j.jnutbio.2014.02.007
- McGee SL et al. Exercise-induced histone modifications in human skeletal muscle. J Physiol 2009;587(Pt 24):5951-5958. doi:10.1113/jphysiol.2009.181065
Cette page est purement informative ; le diagnostic et le traitement nécessitent un examen médical.
