La question de savoir si l’exposition des pères aux radiations peut avoir des conséquences sur leurs enfants est l’une des questions les plus anciennes de la radiobiologie. Utiliser le nématode Caenorhabditis elegans en tant que modèle, le professeur Dr Björn Schumacher et son équipe ont découvert que les dommages causés par les radiations aux spermatozoïdes matures ne peuvent pas être réparés mais sont plutôt transmis à la progéniture. En revanche, les œufs femelles réparent avec précision les dommages ou, si les dommages sont trop graves, sont éliminés et aucun dommage n’est transmis. Cependant, lorsque l’ovule est fécondé avec un spermatozoïde endommagé par les radiations, les protéines de réparation maternelles fournies par l’ovule tentent de réparer l’ADN paternel. À cette fin, un mécanisme de réparation très sujet aux erreurs est utilisé et fusionne les morceaux d’ADN cassés de manière aléatoire. Ces fusions aléatoires des cassures conduisent alors à des modifications structurelles des chromosomes paternels. La progéniture qui en résulte porte maintenant les dommages chromosomiques et, à son tour, leur progéniture présente de graves défauts de développement. Le travail effectué sur C. elegans jette les bases d’une meilleure compréhension des mécanismes des effets héréditaires de l’exposition paternelle aux rayonnements.
Ce travail a maintenant été publié sous le titre ‘Inheritance of paternal DNA damage by histone-mediated repair restriction’ dans La nature.
La progéniture qui résulte d’animaux mâles qui ont été exposés à des radiations et de vers femelles en bonne santé porte ce qu’on appelle des variations structurelles – des connexions aléatoires de parties de chromosomes. Chez la progéniture, ces aberrations entraînent des cassures récurrentes mais ces dommages ne peuvent plus être réparés. Au lieu de cela, les chromosomes endommagés sont protégés d’une réparation précise par des protéines, appelées histones, qui emballent de manière dense les longs brins d’ADN. Dans l’ADN dense, les cassures ne peuvent plus être atteintes par les protéines de réparation. Les structures d’ADN emballées sont étroitement liées par les protéines histones spécifiques, HIS-24 et HPL-1. Lorsque ces protéines histones sont éliminées, les dommages hérités du père sont complètement éliminés et une progéniture viable peut être produite. La découverte que les protéines histones régissent l’accessibilité de l’ADN pour les réparations pourrait fournir des cibles thérapeutiques efficaces pour le traitement des dommages causés par les radiations.
Est-ce également pertinent pour les dommages causés par les radiations chez l’homme ? En plus des travaux sur les nématodes, l’équipe a détecté les mêmes variantes structurelles, ou chromosomes assemblés au hasard, chez l’homme. Ici aussi, les aberrations chromosomiques ont été spécifiquement transmises par les pères mais pas par les mères. Pour cela, les scientifiques ont analysé divers ensembles de données du projet 1000 Genome qui contient des données génétiques de plus d’un millier de personnes et du projet Islandic deCODE avec des données génétiques des mères, pères et enfants respectifs.
On pense que les aberrations du génome, en particulier les variations structurelles des chromosomes, qui se développent dans la lignée germinale paternelle, augmentent le risque de troubles comme l’autisme et la schizophrénie. »
Professeur Dr Björn Schumacher
Cela signifie que chez l’homme également, les spermatozoïdes matures doivent être particulièrement protégés contre les dommages causés par les radiations et que les spermatozoïdes matures endommagés ne doivent pas être utilisés pour la conception. Il a ajouté: « De tels dommages pourraient potentiellement être infligés pendant la radiothérapie ou la chimiothérapie et donc poser un risque dans les deux mois qu’il faut pour générer de nouveaux spermatozoïdes pour remplacer celui qui est endommagé. » En effet, contrairement aux spermatozoïdes matures, les spermatozoïdes nouvellement générés ont la capacité de réparer avec précision les dommages.
Fait intéressant, les scientifiques ont découvert ces variations structurelles dans les chromosomes également chez les nématodes à l’état sauvage et dans la population humaine. Ces résultats suggèrent que les dommages causés aux spermatozoïdes matures et la réparation inexacte de l’ADN paternel dans le zygote pourraient être des moteurs majeurs de la diversité génétique au cours de l’évolution et pourraient être responsables de maladies génétiques chez l’homme.
L’étude a été réalisée à l’Institut pour la stabilité du génome dans le vieillissement et la maladie du groupe d’excellence CECAD pour la recherche sur le vieillissement à l’Université de Cologne et a reçu un financement de la Fondation allemande pour la recherche (DFG).
