Une étude, dont les résultats intitulés «CTCF modulates allele-specific sub-TAD organization and imprinted gene activity at the mouse Dlk1-Dio3 and Igf2-H19 domains» ont été publiés dans la revue Genome Biology, a permis montrer, chez la souris, que l’organisation tridimensionnelle des régions chromosomiques contrôle l’expression de gènes qui, chez l’homme, sont impliqués dans les maladies liées à des anomalies de l’empreinte parentale «caractérisées par divers symptômes incluant des altérations de la croissance, des défauts endocriniens et un handicap mental».

Rappelons tout d'abord que, chez les mammifères, «l’information génétique est portée par deux exemplaires de chaque chromosome, l’un hérité de la mère et l’autre hérité du père». Si «la majorité des gènes s’expriment à des niveaux similaires sur ces deux exemplaires», quelques 150 gènes, qui «portent un 'signal' sur l’une des deux copies chromosomiques qui indique si celle-ci a été héritée du père ou de la mère», échappent à cette règle. La marque en question, qui permet cette distinction, est appellée une «empreinte parentale».

Concrètement, cette empreinte, qui «prend la forme d’une modification épigénétique dans l’ADN (la méthylation des acides nucléiques)», qui «régule l’expression de ces gènes», de sorte que «les gènes soumis à l’empreinte parentale acquièrent des patrons d’expression opposés et ne sont de facto exprimés que depuis l’une des deux copies du chromosome». Il est,cependant, «encore mal compris comment ces modifications épigénétiques dirigent l’expression mono-chromosomique des gènes soumis à l’empreinte parentale».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée s'est focalisée sur «quatre syndromes liés à des dysfonctionnements de l’empreinte parentale (les syndromes Beckwith-Wiedemann, Silver-Russell, Kagami-Ogata et Temple)», causés «par des anomalies génétiques ou épigénétiques survenant sur deux larges régions chromosomiques», ce qui entraîne «la perte de distinction entre les chromosomes» et conduit «à des symptômes divers comme des altérations développementales, une croissance aberrante et des defauts endocriniens».

Alors que, pour ces deux régions chromosomiques, «c’est l’exemplaire hérité du père qui porte l’empreinte de méthylation de l’ADN chez les individus en bonne santé», cette étude montre «que le facteur CTCF murin, une protéine essentielle aux repliements des chromosomes sous forme de boucles, possède des sites de fixation plus nombreux sur les deux régions héritées de la mère (où l’empreinte de méthylation est absente)».

En outre, elle prouve, «en combinant des approches de génomique et de microscopie à haute résolution», que «ces sites additionnels de fixation de CTCF conduisent, sur le chromosome maternel, à la formation de nouveaux 'Domaines d’Association Topologique' ou TADs (les TADs sont des unités structurales et fonctionnelles des génomes connues pour restreindre les possibilités d’interaction entre gènes et éléments régulateurs, et contribuant ainsi à l’expression des gènes présents au sein du TAD».

Il en découle que «les sites de fixation de CTCF, au niveau de deux régions sujettes à l’empreinte parentale, conduisent à une subdivision des TADs différente sur le chromosome maternel et paternel», une différence d’organisation structurelle, qui «contrôle en retour l’expression des gènes de la région et conduit à ce que ceux-ci ne soient exprimés que depuis l’un des deux exemplaires, soit le chromosome maternel, soit le chromosome paternel».

En fin de compte, «ces découvertes effectuées dans des cellules de souris pourrait améliorer notre compréhension des dérégulations survenant dans les syndromes liés à des anomalies de l’empreinte parentale chez l’homme».