Comment votre régime alimentaire, l’exercice et l’hyperthermie peuvent changer l’expression de vos gènes

Dr. Rhonda Patrick

Déjà présentée dans mon article sur les absurdités pseudo-scientifiques des morphotypes et cités à plusieurs reprises, Rhonda Patrick est une chercheuse très impliquée dans la recherche scientifique sur le métabolisme, la santé, la génétique et la longévité (Dr. en biométabolisme aux USA). Ses articles ont été publiés dans des revues prestigieuses comme Science et Nature, mais elle a également le mérite de nous faire partager les avancées de la recherche scientifique par le biais de son site www.foundmyfitness.com et de ses vidéos également diffusées sur Youtube. La plupart de ses vidéos sont assez courtes car elles font le point sur divers sujets de santé populaires et questions que les athlètes et sédentaires pourraient se poser. Aujourd’hui, Rhonda Patrick nous présente un sujet particulièrement passionnant sur nos gènes et l’influence de l’environnement ou de nos habitudes alimentaires sur leur expression et leur transmission à notre descendance.

Certaines de ses vidéos sont plus longues, elles concernent les séminaires et conférences où elle intervient. Naturellement, si vous êtes anglophones, je ne pourrais que vous conseiller de vous abonner à la newsletter du site. Pour ma part, j’essaierais de vous retranscrire de temps à autres, quelques-unes de ses vidéos en français. La première d’entre elles va traiter du régime alimentaire et de la nécessité de faire de l’exercice ainsi que de de l’influence de ces facteurs sur nos gènes et la longévité. Je vous laisse dès à présent avec la retranscription de cette première vidéo. Rhonda Patrick est intervenue au cours d’un séminaire proposé par le site Paleo f(x) sur leur chaine YouTube, sponsorisé par Paleo Magazine. La fin de la vidéo sur l’hyperthermie sera traitée à part, dans un autre article.

How your Diet, Lifestyle, and even Hyperthermic Conditioning can change your Genes

Rhonda Patrick: Depuis mon Doctorat en science biomédicales, j’ai effectué quelques recherches dans le domaine du vieillissement, le métabolisme des mitochondries, le cancer, et maintenant, j’effectue des recherches sur la nutrition et les carences en micronutriments (vitamines et minéraux) et sur la manière dont ces carences peuvent accélérer l’apparition de maladies comme le cancer, les maladies neurodégénératives ou le vieillissement. Mais en plus de cela, j’ai créé une plateforme nommée Found my Fitness où je vulgarise la science sur la nutrition, la santé et le fitness pour le public afin que vous puissiez tous la comprendre de manière précise parce qu’il existe des tensions. En effet, un grand nombre de personnes essaient de s’approprier ces informations à partir des études scientifiques et souvent, ces informations se révèlent inexactes.

L’expression de vos gènes est régulée par des centaines de facteurs endogènes et exogènes différents, c’est la base de l’épigénétique

Source: www.sideplayer.fr

Donc, aujourd’hui, je vais vous parler de la manière dont votre régime alimentaire, et en particulier les micronutriments, l’exercice et même quelque chose comme l’hyperthermie peuvent changer l’expression de vos gènes et donc, ce que l’expression des gènes veut dire. Donc, aujourd’hui, nous pouvons mesurer l’expression de milliers de gènes différents en une seule fois avec ce que nous appelons le profilage de l’expression génétique. Les gènes exprimés sont actifs, ils font ce qu’ils sont supposés faire. Ils sont généralement indiqués en rouge et les gènes qui ne sont pas exprimés (donc non-actifs) ne font pas ce qu’ils sont supposés faire, même si le gène est présent.

C’est un peu comme si le gène n’était pas là et ce qui est vraiment intéressant à propos de ces changements dans l’expression des gènes, c’est qu’ils sont régulés par ce que nous mangeons, ce que nous ne mangeons pas, par la durée totale d’exercice que nous faisons, par le niveau de stress auquel nous sommes arrivés, par la quantité de sommeil que nous prenons chaque jour… Je pourrais continuer ainsi très longtemps de manière à entrer dans l’épigénétique mais je voudrais mettre en valeur l’importance d’un micronutriment particulier et nommé vitamine. C’est une vitamine soluble dans les graisses et qui est convertie en une hormone stéroïde qui régule l’expression de plus de 900 gènes dans le corps humain de manière à vous donner une perspective sur la manière dont 1/24ème du génome humain est régulé par cette hormone stéroïde ou vitamine D. (Note EM: Aujourd’hui, on estime à près de 1100 gènes qui aurait un rapport avec cette vitamine).

La vitamine D influence l’expression enzymatique qui convertit le Tryptophane en sérotonine

La vitamine D peut entraîner l’expression ou l’absence d’expression (l’arrêt) de gènes et donc, j’ai récemment publié un article concernant la découverte d’un mécanisme par lequel la vitamine D pouvait activer ce gène qui entraînait la fabrication d’une enzyme appelée Tryptophane hydroxylase. Il s’agit d’une enzyme limitante qui convertit le Tryptophane en sérotonine. La sérotonine régule une large variété de comportements émotionnels, des émotions comme l’agressivité, l’anxiété. La sérotonine régule les fonctions cognitives, l’apprentissage et la mémoire. Donc, le fait que la vitamine D soit importante pour fabriquer cette enzyme et qu’elle produise de la sérotonine dans votre cerveau montre que la vitamine D régule certaines fonctions nerveuses qui ont aussi un impact sur votre comportement.

La vitamine D est impliquée dans le processus du vieillissement

Mais la vitamine D a également un impact sur le processus du vieillissement, par exemple au niveau des télomères, qui sont des espèces de « bouchons » situés à la fin de vos chromosomes. Comme vous le savez, chacune de vos cellules possède 46 chromosomes et votre ADN est ficelé à l’intérieur de ces chromosomes. Et les télomères, ce sont ces petits bouchons oranges situés à la fin de vos gènes qui protègent votre ADN des dommages oxydatifs, des inflammations qui pourraient l’endommager et causer des mutations irréversibles. Donc si vous comparez les télomères à l’extrémité de vos lacets, ils empêchent vos lacets de s’effilocher. Ce qui est vraiment intéressant ici, c’est que la longueur des télomères est en réalité un marqueur biologique du vieillissement.

Donc, au plus vous êtes jeunes, au plus vos télomères le sont aussi. Lorsque vous vieillissez, vos télomères rétrécissent. C’est parce que nous perdons environ 21 unités structurelles de nos télomères tous les ans. Donc, chaque année, à chaque fois que les cellules de votre corps, qu’il s’agisse de celles du foie, du pancréas, du système immunitaire, etc. les cellules prolifèrent et se divisent mais la longueur de leurs télomères se réduit chaque année. Ils deviennent de plus en plus petits jusqu’à un point où il ne reste plus de télomères. Donc, ce qui arrive à ce moment, c’est que vos cellules entrent dans un état de crise et décident de mourir ou d’entrer dans un état permanent d’arrêt. Et donc, littéralement, lorsque vos télomères raccourcissent, votre vie aussi. Nous savons qu’ils sont impliqués dans le processus du vieillissement grâce à certaines maladies qui présentent des anomalies sur le maintien de la longueur des télomères comme pour le syndrome de Werner où les patients vieillissent à une vitesse accélérée. Cela nous ramène à la vitamine D.

La vitamine D est impliquée dans la taille relative de vos télomères

Quelques études ont étudiées le rôle de la vitamine D sur la longueur des télomères. Une des études dont je voudrais appuyer l’intérêt est une étude qui a été effectuée sur 2100 jumeaux. Les chercheurs ont mesuré le taux de vitamine D dans leur sang et ils en ont conclu que les jumeaux qui présentaient le taux sérique de vitamine D le plus élevé présentaient la longueur de télomères la plus élevée. La différence entre les longueurs les plus grandes et les plus courtes correspondaient à 5 ans de vieillissement. Donc, même chez des jumeaux qui présentaient exactement le même âge chronologique, les cellules de leur corps paraissent avoir 5 ans de plus. Cela met parfaitement en lumière votre âge chronologique et votre âge biologique. La manière dont vous traitez votre corps, ce que vous mangez, et les exercices que vous faites ou non. Tout cela a un impact sur votre âge biologique. Vous pourriez très bien voir quelqu’un qui est plus vieux sur le plan chronologique mais biologiquement plus jeune parce qu’il se nourrit avec les bons nutriments, qui fait de l’exercice, adopte un régime « paléo » ou qui ne prend pas trop de sucre…

Donc, le mécanisme par lequel la vitamine D régule la longueur des télomères me renvoie nécessairement à l’expression des gènes. Elle augmente l’expression des gènes impliqués dans la réparation de l’ADN, des enzymes impliquées dans cette réparation. Donc, elle réduit les dommages à l’ADN, une des raisons qui pourrait réduire la longueur des télomères. Par une autre voie, la vitamine D augmente l’expression des gènes anti-inflammatoires et réduit l’expression des gènes pro-inflammatoires.

Indirectement, la vitamine D réduit l’inflammation. Cette inflammation peut aussi contribuer à réduire la taille des télomères. Ces deux mécanismes nous disent que la vitamine D peut modifier l’expression des gènes et réguler la manière dont vous allez vieillir. Juste pour mettre en valeur l’importance de cette vitamine, ces deux souris sont du même âge (4 mois et demi). La souris de gauche est déficiente en vitamine D. (Note EM: En dessous, les mêmes souris 4 mois après). Nous nous sommes aperçu qu’il existe un nombre très important de facteurs qui aboutissent à ces constatations, dont une large variété de gènes, plus de 900 gènes qui ont été dérégulés et ont affecté le vieillissement de ces souris. Et le plus terrifiant dans tout cela, c’est que l’enquête la plus récente a montré que 70% de la population américaine ne présente pas un niveau suffisant de cholécalciférol.

La vitamine D est synthétisée à partir des UVB sous certaines conditions

La vitamine D, nous pouvons la produire à partir du soleil en convertissant le 7D hydrocholestérol de notre peau en vitamine D3 mais cela dépend des UVB. Seulement, les crèmes solaires, les peaux foncées filtrent et rejettent les UVB solaires mais ils empêchent aussi l’organisme de se fournir en vitamine D. En plus, un taux élevé de graisse peut également réguler la biodisponibilité de cette vitamine. Donc, la vitamine D est soluble dans les graisses et c’est là qu’elle est stockée, et au plus l’organisme retient de graisse, au moins la vitamine D sera biodisponible et libérée dans le sang. En plus de ceci, il y a l’âge. Au plus vous êtes âgé, au plus votre corps aura de difficultés à faire sa vitamine D à partir des UVB.

Il existe d’autres facteurs qui peuvent améliorer ou changer l’expression des gènes et qui affectent la longueur des télomères comme la méditation. La méditation a montré qu’elle pouvait augmenter la longueur des télomères par des  mécanismes différents de la vitamine D et que ce mécanisme augmente l’expression d’un gène qui synthétise une enzyme appelée télomérase. La télomérase est une enzyme qui peut refabriquer vos télomères. Le seul problème, c’est que dans la plupart de nos cellules, le gène est présent mais nous ne l’exprimons pas.

Naturellement, l’expression des gènes est importante pour qu’il soient actifs et qu’ils fassent ce qu’ils doivent faire. Donc, la méditation peut augmenter l’expression génique de la télomérase. Il existe également une raison pour laquelle la plupart de nos cellules n’expriment pas la télomérase. C’est parce que les cellules cancéreuses vont fréquemment augmenter l’expression de ce gène afin de se rendre immortelles. Donc, il faut comprendre que notre organisme est doté d’une régulation très précise sur la quantité de cette enzyme dont nous augmentons l’expression. La méditation a montré qu’elle pouvait en augmenter l’activité.

L’exercice active la télomérase et la croissance des cellules nerveuses

L’exercice a également montré qu’il pouvait augmenter la taille des télomères. Une autre expérience a été réalisée sur 2500 jumeaux. Les jumeaux qui faisaient le plus d’activité physique présentaient des télomères plus grands que ceux dont l’activité était réduite. La différence était de 10 ans en termes de vieillissement biologique. Il s’agit là d’une différence particulièrement significative. L’exercice ne fait pas que réguler vos télomères mais il vous rend aussi plus intelligent. En témoigne cette étude publiée il y a de cela quelques années dans PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) où les chercheurs ont trouvé que l’exercice augmentait l’expression de gènes qui créent des facteurs neurotrophiques. Donc, les facteurs neurotrophiques augmentent la neurogénèse, la croissance de nouvelles cellules nerveuses. Ces personnes vont augmenter la croissance de nouvelles cellules nerveuses mais ils présentent aussi une augmentation de la taille de l’hippocampe (la partie de votre cerveau impliquée dans les capacités d’apprentissage et la mémoire). L’exercice ne vous donne pas seulement plus de cellules nerveuses mais il permet aussi que vous soyez plus efficace sur le plan cognitif. Il existe aussi d’autres facteurs qui peuvent influencer la neurogenèse:

• Le chocolat noir
• Le thé
• Le vin rouge
• Les myrtilles
• Le sexe
• Les cannabinoïdes

Et donc, comment pouvons-nous changer l’expression de nos gènes ? Et bien, je vais vous présenter une version très simplifiée de notre épigénome. Donc, vous pouvez augmenter l’expression de vos gènes, les rendre actifs ou vous pouvez aussi réduire leur expression (comme s’ils n’étaient pas là). Il existe aussi certains facteurs appelés marques épigénétiques comme les groupes de méthylation et d’acétylation qui se place sur le sommet de vos gènes (Note EM: On parle de l’acétylation des histones) de l’ADN, qu’ils activent ou désactivent. Ces marques épigénétiques sont régulées par les micronutriments, l’exercice, le stress, le sommeil… Et ce qui est intéressant, c’est que ces marques ne font pas que réguler vos propres gènes mais elles peuvent aussi passer à travers la ligne génétique transportée par le sperme, les cellules du sperme qui donneront vos enfants et même vos petits-enfants comme nous l’avons découvert.

La transmission du caractère épigénétique vers la descendance est une réalité prouvée par l’expérience

Je vais donc vous donner un exemple en commençant par la souris (le père). Donc, cette souris un peu grosse a été nourrie avec un régime alimentaire riche en facteurs inflammatoires. On lui a donné beaucoup d’huile de maïs, il est devenu obèse et a contracté un diabète de type 2, ce qui n’a rien de surprenant car nous connaissons le rôle de l’inflammation sur le diabète de type 2. Mais ce qui est surprenant, c’est qu’il avait une descendance, une femelle à qui ont avait donné un régime alimentaire normal (sans aliments pro-inflammatoires) et la souris en question a contracté un diabète de type 1. Elle était donc incapable de produire de l’insuline mais la cause était à chercher dans le régime alimentaire du père à qui on avait donné un régime alimentaire pro-inflammatoire, ce qui avait modifié l’expression épigénétique des gènes impliqués dans la production d’insuline et les cellules bêta, modification épigénétique qui était passé par le sperme. Et cette pauvre souris, qui n’était en rien responsable, devait faire avec un diabète de type 1. Voici un autre exemple…

Les souris agouti étaient prédisposés au diabète de type II et au cancer, un facteur génétique qu’elle transmettent à leur descendance…

Il s’agit d’une expérience réalisée à la Duke University où des chercheurs ont utilisés ces souris à la fourrure jaune. Ce sont des souris agouti et le gène qui code pour la fourrure jaune est nommé gène agouti. Et lorsque leur fourrure a vraiment pris une belle couleur, un problème de santé se pose. C’est parce que ce gène qui encode pour cette couleur jaune les prédispose aussi pour l’obésité, le cancer et diabète de type 2. On ne peut donc pas dire qu’il s’agisse d’un bienfait pour ces souris parce qu’elles risquent surtout de devenir obèse et de développer un cancer plus tôt que la normale.

Ce que les chercheurs ont fait, c’est qu’ils ont pris des souris femelles et qu’ils les ont nourries avec un régime alimentaire riche en vitamines B. Elles ont reçu de l’acide folique et de la vitamine B12, trois semaines avant qu’elles ne tombent enceintes. Et ce qu’ils ont constaté, c’est que ces souris présentait un gène agouti rendu silencieux, elles avaient méthylé le gène qui était passé vers leur progéniture. Donc, même si leur descendance avait ce gène, il n’était pas exprimé. La descendance ne présentait plus cette fourrure jaune, ce qui ne les prédisposait plus au diabète de type 2, au cancer et à l’obésité.

Les micronutriments interviennent sur la régulation des gènes et seraient donc indirectement liés à l’épigénétique

Cette expérience met parfaitement en lumière l’importance de prendre suffisamment de micronutriments par le biais de votre régime alimentaire parce qu’ils sont essentiels à la régulation de l’expression de vos gènes. Ainsi, l’acide folique fait partie des meilleurs exemples car les folates sont importants pour fabriquer l’ADN  la thymine qui participe à la production d’un des nucléotides de notre ADN mais c’est également un donneur de méthyls. Donc, l’acide folique est très important afin de fournir ces groupes méthyl qui, comme je l’ai déjà mentionné, se placent au « sommet » de votre ADN pour activer ou désactiver vos gènes.

Ce qu’il faut mentionner ici concerne l’enzyme dont l’être humain a besoin pour obtenir ces groupes méthyl à partir des folates. Concernant le gène codant pour le méthyl tétrathydrofolate réductase, en réalité, de nombreuses personnes présentent une mutation de ce gène. Elles présentent un polymorphisme sur ce gène et en conséquence, même si elles obtiennent assez de folates avec leur alimentation, elles n’en ont réellement pas assez pour obtenir ces groupes méthyl. Et lorsque vous mesurez leur taux d’homocystéine, celui-ci est vraiment élevé, ce qui peut paraitre perturbant, surtout si votre régime alimentaire est bon. A vrai dire, ces personnes auraient besoin d’une quantité bien plus grande d’acide folique si elles sont atteintes de ce polymorphisme. Pour moi, il s’agit surtout d’insister sur la complexité de l’être humains et de ces nombreuses variables individuelles. Une personne pourrait présenter tel besoin en micronutriments, une autre en aurait besoin de plus, une autre de moins…

L’épigénétique aurait aussi un rapport avec les facultés d’apprentissage et la mémoire

Ainsi, l’épigénétique ne pourrait pas seulement inverser ou au contraire, vous prédisposer à des maladies comme le diabète de type 1 par exemple mais on s’est rendu compte qu’elle avait aussi un rapport avec l’apprentissage et la mémoire. Il s’agit de deux domaines qui peuvent être transmis de manière épigénétique. Dans cette étude, des chercheurs ont utilisé des souris qui étaient génétiquement programmées pour développer des maladies neurodégénératives. Ils ont placé ces souris dans ce que l’on appelle un « environnement enrichi ». Ils les ont placé dans un lieu où elles pouvaient pratiquer des jeux pour stimuler différentes régions de leur cerveau (visuelle, sensorielle et moteur). Ce qu’ils ont découvert, c’est que ces exercices et la stimulation des différentes parties de leur système nerveux augmentait l’expression de gènes impliqués dans la potentialisation à long terme de la mémoire et de l’apprentissage.

L’adaptation à l’environnement influence l’expression de nos gènes et de notre système nerveux

Cette potentialisation sur le long terme, c’est précisément ce qui établit des connections entre les neurones, celles que vous sollicitez lorsque vous apprenez quelque chose, lorsque vous retenez de nouvelles informations de manière active. C’est exactement ce que vous faites maintenant par le biais de la potentialisation neuronale. Ces souris ont augmenté l’expression de leurs gènes et leurs scores sur les tests se sont améliorés. C’est particulièrement intéressant parce qu’elles étaient génétiquement programmées pour développer l’équivalent d’une maladie d’Alzheimer et que l’on ne s’attendait pas à ce qu’elles obtiennent un bon score aux tests de mémoire et d’apprentissage. Mais le plus intéressant, c’est que ces souris ont eu une descendance. Cette progéniture était également programmée pour développer une maladie neurodégénérative mais elles n’ont pas profité d’un « environnement enrichi ». Elles ont juste été placées dans une cage avec de la nourriture mais elles avaient retenues l’expression augmentée des gènes de la potentialisation nerveuse. Elles avaient en quelque sorte hérité des bénéfices de leurs parents et elles avaient aussi obtenu de bons scores aux tests. (…)

Je vous propose pour l’instant que nous nous arrêtions ici. Le sujet sur l’hyperthermie et l’exercice sera traité dans une prochaine vidéo.

Eric Mallet

Références bibliographiques

• Rhonda P., Ames BN, Vitamin D and the omega-3 fatty acids control serotonin synthesis and action, part 2: relevance for ADHD, bipolar disorder, schizophrenia, and impulsive behavior, FASEB J. 2015 Jun;29(6):2207-22. doi: 10.1096/fj.14-268342. Epub 2015 Feb 24
• Patrick RP, Ames BN., Vitamin D hormone regulates serotonin synthesis. Part 1: relevance for autism. FASEB J. 2014 Jun;28(6):2398-413. doi: 10.1096/fj.13-246546. Epub 2014 Feb 20
• Blasco, M. A. (2007). Telomere length, stem cells and aging. Nature chemical biology, 3(10), 640-649.
• Cawthon, R. M., Smith, K. R., O’Brien, E., Sivatchenko, A., & Kerber, R. A. (2003). Association between telomere length in blood and mortality in people aged 60 years or older. The Lancet, 361(9355), 393-395.
• Institute of Medicine. Dietary Reference Intakes for calcium and vitamin D. Washington, DC: National Academy Press, 2011.
• O’Donnell S et coll. Efficacy of food fortification on serum 25-hydroxyviatmin D concentrations: systematic review. Am J Clin Nutr 2008;88:1528-1534.
• Teyssier, J. R., Ragot, S., Donzel, A., & Chauvet-Gelinier, J. C. (2010). Longueur des télomères dans le cortex des patients atteints de troubles dépressifs. L’Encéphale, 36(6), 491-494.
• Tripkovic L et coll. Comparison of vitamin D₂ and vitamin D₃ supplementation in raising serum 25-hydroxyvitamin D status: a systematic review and meta-analysis. Am J Clin Nutr 2012;95:1357-1364.