Hélène Jammes de l’Inrae : l’épigénétique au service de la nutrigénomique

Animée par le docteur Hélène Jammes, l’équipe MECP2 (Mécanismes épigénétiques de la construction/prédiction du phénotype), basée à l’Inrae de Jouy en Josas (Yvelines), est reconnue pour ses travaux en épigénétique chez les bovins. Rencontre.

La Revue de l’alimentation animale : Pouvez-vous présenter l’équipe MECP2 et l’objectif des travaux réalisés ?

Hélène Jammes : L’équipe MECP2 que j’anime, fait partie de l’Unité Breed, pour Biologie de la reproduction, épigénétique, environnement et développement. Elle comprend neuf personnes rattachées soit au département Physiologie animale et système d’élevage (PhASE) soit à celui d’Alimentation humaine (AlimH) de l’Inrae. Dans le cadre du LabCom SeQuaMol, elle accueille aussi un ingénieur de recherche d’Allice (NDLR : union de coopératives d’élevage qui fédère des entreprises françaises de sélection et de reproduction animales). L’équipe a des compétences en épigénétique, en physiologie de la reproduction, en endocrinologie et en nutrition. Son originalité est de s’être dotée d’approches originales permettant l’analyse de la méthylation de l’ADN, marque épigénétique majeure, à diverses échelles (globale, pan génomique, séquences spécifiques) mais aussi la détection de modifications des histones et la mesure de l’expression des gènes codant les protéines de la machinerie épigénétique (transcriptomique). Nous pratiquons aussi des techniques plus classiques de biologie moléculaire et cellulaire et d’endocrinologie permettant d’appréhender les phénotypes de nos modèles d’étude.

Docteur Hélène Jammes : « L’étude de l’épigénome est un champ d’investigation innovant. Elle permet de rechercher des biomarqueurs représentatifs de l’empreinte laissée sur le génome par l’environnement, en particulier la nutrition, et explicatifs des performances ou phénotypes des individus. 

Les processus épigénétiques, en général et la méthylation de l’ADN (on parle de « méthylome ») en particulier, orchestrent une lecture du génome et pilotent la différenciation cellulaire au cours de la vie de tout organisme vivant. Ils contribuent ainsi à la construction des phénotypes, c’est-à-dire à la mise en place des caractères. Notre objectif est donc de caractériser le « méthylome » cellulaire, de suivre la manière dont il peut être modifié et d’identifier quelles sont les conséquences à long terme de ces modifications. De par notre rattachement à deux départements de l’Inrae, nous menons des recherches chez le bovin dans un contexte agronomique et chez le rongeur à des fins biomédicales. Nos questions biologiques restent les mêmes : identifier les modifications de méthylome induites par des perturbations environnementales tels que l’alimentation ou le stress et définir leur influence sur le phénotype de l’individu à long terme. Et se servir de la connaissance du méthylome et de ses variations, pour identifier de nouveaux marqueurs diagnostiques et/ou prédictifs de l’état de santé ou de la fertilité de l’animal.

RAA : Quelle est l’ancienneté de ces travaux de recherches ?

H. J. : Mon équipe travaille dans ce domaine depuis une petite dizaine d’années. Néanmoins, notre unité a été précurseur avec des recherches historiquement spécialisées en développement embryonnaire précoce et en clonage. Les premières étapes du développement embryonnaires sont en effet le siège de grands bouleversements épigénétiques nécessaires et indispensables à l’obtention d’un individu viable. Le modèle « clone » est particulièrement adapté pour déterminer la contribution de l’épigénétique dans les différences phénotypiques observées entre individus en excluant toute variation de génotype.

Depuis quatre ans, on assiste à une véritable explosion des travaux de recherches et des publications en épigénétique pour les animaux d’élevage, non seulement en Europe mais aussi en Chine, au Canada, aux États-Unis. Au niveau européen, nous avons des échanges avec des collègues de plusieurs pays (Danemark, Allemagne, Norvège, Espagne) et des projets de recherche communs sont en cours d’élaboration.

RAA : Quel est le lien entre épigénétique et nutrigénomique ?

H. J. : La nutrition est la clé de voute de la santé et des performances ultérieures de l’animal. Certains apports nutritionnels induisent des modifications épigénétiques. Leur étude doit nous permettre de comprendre le pourquoi et le comment des effets de la nutrition. Nos travaux ont contribué à montrer que les effets de la nutrition peuvent perdurer de façon plus importante que prévu. Ainsi, des modifications alimentaires ou un stress pendant la gestation peuvent impacter l’épigénome du fœtus et avoir des effets sur sa santé ultérieure.

RAA : Quelles sont les promesses des compléments alimentaires et les acteurs de la nutrition animale (fabricants d’aliments, de minéraux ou de prémix) peuvent-ils être des partenaires pour avancer dans ce domaine ?

H. J. : Nos travaux visent à déterminer les conduites d’élevage les plus pointues, notamment en matière d’alimentation, permettant aux animaux d’exprimer au mieux leur potentiel. Depuis six ans, un programme de recherche mis en place, notamment avec Jackie Zawadzki, ambitionne à définir et à identifier l’impact de microéléments nutritionnels sur le méthylome et les performances de vaches laitières. Ce programme a permis l’accueil d’un doctorant dont nous avons partagé l’encadrement. Les premiers résultats de ce programme montrent qu’il est possible d’identifier des modifications épigénétiques en réponse à une prise de compléments nutritionnels et en parallèle d’observer une amélioration de la santé générale des vaches laitières. Il nous reste à établir les relations de cause à effet entre ces deux processus. Nous sommes ouverts à de nouvelles collaborations scientifiques, tant françaises qu’étrangères pour continuer nos travaux.

RAA : Quels sont les programmes de recherches en cours de réalisation ?

H. J. : Dans le contexte agronomique, trois programmes sont en cours de réalisation visant à : explorer les effets de l’âge sur le méthylome des cellules immunitaires. Cette étude s’inscrit dans le métaprogramme Inrae LongHealth qui vise à définir l’ensemble des compromis entre fonctions physiologiques majeures au cours de la carrière de la vache laitière. Pour ce faire, nous utilisons une collection de prélèvements issus de notre exceptionnel cheptel de vaches nées par transfert nucléaire et d’âges variables (9 nés en 2002 et 9 nés en 2010). Dans ce modèle, le génome est considéré comme constant, les variations phénotypiques (ici les variations de réponses immunitaires) sont alors à corréler aux variations de l’épigénome ; établir de nouveaux marqueurs épigénétiques de la qualité de la semence impliqués dans la fertilité des taureaux. Ce projet est mené dans le cadre d’un partenariat avec Allice, sous le label SeQuaMol, (LabCom ANR). Les recherches incluent des analyses du méthylome mais aussi du miRnome et du protéome nucléaire, sur la base d’un large recrutement d’échantillons de semence auprès des centres d’insémination et des entreprises de sélection bovine, adhérents d’Allice. Les fenêtres de reprogrammation épigénétiques des gamètes mâles sont également étudiées de manière à comprendre la transmission non génétique de caractères par la voie mâle et de mieux prendre en charge les (futurs) reproducteurs ; identifier des signatures épigénétiques des cellules du sang comme marqueurs diagnostique et/ou pronostiques de la santé des vaches laitières. Nous l’avons déjà évoqué. Ces travaux ont été initiés avec Jackie Zawadzki, le groupe Pilardière (fabricant et distributeur de compléments alimentaires pour l’élevage) et XR-REpro. Par analyse haut débit du méthylome des cellules circulantes, il est possible d’identifier des différentiels de méthylation liés à un état général de santé en réponse à l’alimentation.

RAA : Et les programmes de recherches à venir ?

H. J. : Au sein de Inrae, une réflexion est en cours pour mener deux métaprogrammes (programmes transversaux de recherches mis en place par Inrae pour répondre à des enjeux scientifiques et sociétaux qui nécessitent la mobilisation d’une large palette de disciplines) : Sanba (santé et bien-être des animaux en élevage) et Metabio (changement d’échelle de l’agriculture biologique). Ce dernier se propose d’explorer l’hypothèse où l’offre nationale de produits bio deviendrait majoritaire, dans un contexte de forte demande et de transition agroécologique.

RAA : En quoi l’épigénétique interviendra dans ces programmes ?

H. J. : Puisque tout changement dans la conduite des animaux et en particulier dans l’alimentation a des conséquences à court et à long terme sur la santé de l’individu et celle de sa descendance, il est important de mesurer ces effets à travers les modifications épigénétiques induites. Prendre en considération ces signatures épigénétiques devrait nous permettre de prédire de quelle manière le métabolisme, la santé ou encore la fertilité des animaux peuvent être affectées ou au contraire améliorés par ces nouvelles pratiques.

Propos recueillis par Philippe Caldier

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