La mosaïque de l’ADN dans votre cerveau

Vous pensez peut-être que votre ADN est une séquence unique, mais votre cerveau a d’autres idées.

Source: iStock / Victor Tongdee

On nous a enseigné que chacun de nous avait son ADN unique, un code génétique qui est une définition fixe et sacro-sainte de notre être, des copies identiques logées dans chaque cellule de notre corps. Quand nous crachons dans une tasse et l’envoyons à 23andMe ou Ancestry, ils séquenceront cet ADN et nous raconteront l’histoire de qui nous sommes et d’où nous venons. Mais qu’en est-il où nous allons et ce que nous devenons?

Il y a une histoire génétique ici aussi, une histoire plutôt inattendue.

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Variabilité génétique dans le cerveau

Il s’avère que les neurones de votre cerveau sont plus occupés par leur ADN qu’on ne l’avait initialement imaginé. Jusqu’à 40% de vos neurones contiennent de l’ADN avec de longues portions supprimées ou dupliquées. Cela signifie que les génomes de vos neurones ont été coupés, modifiés ou copiés au cours de votre vie. De plus, cela s’est produit de manière légèrement différente d’un neurone à l’autre. Au total, cela correspond à des milliers de mutations dans votre paysage neuronal, ce qui est loin d’être l’accomplissement par excellence de l’ordre que les scientifiques avaient imaginé auparavant. Aujourd’hui, des scientifiques de l’Institut Salk [1] et d’ailleurs comparent la génétique du cerveau humain à une mosaïque, un collage de différents éléments qui pourtant s’unissent pour former une œuvre d’art cohérente. Mike McConnell, auteur d’un article du Salk Institute, souligne que cette découverte modifie les questions mêmes des neuroscientifiques: «Nous ne disons plus, les neurones ont-ils des génomes différents? Nous disons: “Voyons comment cela compte.”

Personnalisation moléculaire

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L’un des facteurs importants est l’expression génique – la lecture des gènes de notre ADN pour synthétiser les protéines qu’ils codent. Les scientifiques savent depuis longtemps que tous vos gènes ne sont pas exprimés de la même manière. Certains ne sont jamais exprimés. D’autres ne font leurs débuts qu’à certains moments ou dans certaines conditions. L’emplacement est important aussi. Par exemple, la façon dont vos gènes sont lus, puis intégrés dans le fonctionnement interne de vos cellules, est différente de votre estomac par rapport à votre foie, votre peau ou vos yeux. En d’autres termes, vos organes ont chacun besoin d’un ensemble de protéines ou de travailleurs moléculaires. Pour fonctionner. L’approche sélective ou personnalisée de l’expression des gènes permet à chacun de vos organes de générer les travailleurs moléculaires dont ils ont besoin et d’éviter de produire des travailleurs préjudiciables au fonctionnement de cet organe. Une enzyme acide de l’estomac, par exemple, causerait des ravages sur vos yeux.

L’expression génique est particulièrement importante pour le cerveau et le cerveau humain. Par exemple, lorsque vous comparez le cerveau humain à d’autres mammifères, c’est le cerveau humain qui présente les niveaux les plus élevés d’expression génique. Et bien que les scientifiques ne sachent pas pourquoi, les hypothèses actuelles suggèrent que ce niveau d’expression génique plus élevé permet au cerveau humain de fonctionner à des niveaux d’activité neuronale plus élevés.

Cependant, les spécificités de l’expression des gènes dans le cerveau sont toujours mises en lumière et, comme c’est souvent le cas, plus les scientifiques apprennent, plus la situation devient compliquée. Des recherches récentes, par exemple, montrent comment l’environnement joue un rôle énorme dans l’expression des gènes, dans lequel votre ensemble unique d’expériences personnelles a un impact profond sur les gènes spécifiques qui sont exprimés dans votre cerveau. Peut-être que cela dicte également la façon dont les neurones coupent, copient et modifient leur ADN.

Donner un sens à la diversité génétique neuronale

La diversité de l’ADN entre les neurones ajoute une couche supplémentaire de complexité à ce processus d’expression génique personnalisée. Non seulement vos gènes sont exprimés de manière sélective et différenciée en réponse à vos expériences de vie, mais le code même qui est exprimé diffère entre vos neurones individuels. Il n’est donc pas surprenant que les gènes individuels exprimés dans votre cerveau varient énormément de ceux de la personne assise à côté de vous.

Et puisque l’expression des gènes correspond à la production de différentes molécules qui définissent le fonctionnement de votre cerveau au niveau neuronal, cette variabilité ne sera pas affichée comme une différence dans la façon dont vous pensez, ressentez et agissez par rapport à ceux qui vous entourent, mais également probablement visible dans les lectures d’activité cérébrale. La compréhension de ces liens peut raconter l’histoire génétique de ce que nous devenons, en soulignant l’immense diversité entre les personnes et le caractère unique de vous à chaque moment de votre vie.

Comme l’entomologiste américain Gene E. Robinson a déclaré:

Les cerveaux font plus que diriger notre comportement. Ils construisent nos expériences dans une perception cohérente du monde. Ce monde sera aussi unique pour chacun de nous que notre histoire personnelle, avec le potentiel d’être ensoleillé, nuageux ou empli d’ombres. Si nous pouvons maîtriser le code qui régit notre cerveau, nous pourrons peut-être apprendre à donner à ces récits un coup de pouce dans la bonne direction et à inonder le monde de chacun de nous.

Références

[1] M. McConnell, M. Lindberg, K. Brennand, J. Piper, T. Voet et Cowing-Zitron C. et al. (2013). Variation du nombre de copies en mosaïque dans les neurones humains. Science, 342 (6158), 632-637. doi: 10.1126 / science.1243472