Quels sont les effets des stimuli environnementaux sur la régulation épigénétique de

Nous avons étudié la régulation épigénétique de l’ANGPTL2 en fonction de l’âge, en comparant des sujets jeunes à des sujets âgés en bonne santé, et en fonction de la maladie, en comparant des patients atteints de MCV à des sujets sains du même âge. Premièrement, l’absence de variation dans la méthylation de l’ANGPTL2 avec l’âge est à première vue surprenante, puisque nous avions observé une déméthylation de Sod2 avec l’âge chez la souris (étude #1). Cependant, il est important de noter que le groupe de participants âgés et en santé est composé de sujets physiquement actifs et dont les concentrations circulantes d’Angptl2 et du marqueur inflammatoire CRP sont similaires à celles mesurées chez les sujets jeunes et en santé (Larouche et al. 2015). Ceci suggère que l’environnement inflammatoire est similaire entre les sujets en santé jeunes et âgés et que par conséquent, le niveau de stress oxydant est inchangé. L’absence de variation dans la méthylation

de l’ANGPTL2 avec l’âge respecte donc notre énoncé voulant que la méthylation du gène ANGPTL2 soit dépendante des ROS et du contexte inflammatoire et rédox. Comparés aux sujets âgés sains, chez les patients coronariens exposés à des facteurs de risque cardiovasculaires, on observe une augmentation des taux circulants d’Angptl2 et de CRP, qui s’accompagne d’une diminution de la méthylation du gène ANGPTL2, au niveau de deux sites distincts, que nous avons nommés CpG5 et CpG6. Cette observation est également en accord avec notre hypothèse voulant que la régulation épigénétique de l’ANGPTL2 soit sensible à l’état inflammatoire, incluant la signalisation des ROS qui lui est associée. Ainsi, la mesure de la méthylation de l’ANGPTL2 à certains sites spécifiques permettrait d’évaluer le contexte inflammatoire et pourrait représenter un biomarqueur potentiel de la gravité de l’état pathologique d’un patient coronarien de manière proportionnelle au pourcentage de méthylation. De plus, la déméthylation de l’ANGPTL2 pourrait représenter un mécanisme moléculaire par lequel l’expression de l’Angptl2 serait activée dans les leucocytes circulants, favorisant en retour leur transformation en macrophages. En effet, bien que l’expression d’Angptl2 est indétectable dans les leucocytes circulants (Farhat et al. 2013), les macrophages expriment et sécrètent l’Angptl2 (Tazume et al. 2012). De plus, une forte concentration d’Angptl2 est détectée au niveau des plaques athéromateuses riches en macrophages (Farhat et al. 2013). Ainsi, la conséquence physiologique de la déméthylation de l’ANGPTL2 pourrait se traduire par la production d’Angptl2 par les macrophages au niveau des lésions athéromateuses, ce qui favoriserait l’inflammation vasculaire et exacerberait la progression de la maladie coronarienne.

Ayant démontré que l’hypométhylation de l’ANGPTL2 est uniquement observée chez les patients coronariens en présence d’un changement dans l’état inflammatoire et d’un déséquilibre rédox, nous avons également testé les effets d’une intervention anti-inflammatoire et antioxydante, soit l’exercice physique chronique, sur la régulation épigénétique de l’ANGPTL2 chez ces mêmes patients coronariens (données non publiées). Selon nos données démontrant des changements épigénétiques en réponse à l’exercice, notre hypothèse était qu’un programme d’exercice chronique devrait s’accompagner d’un renversement de l’hypométhylation de l’ANGPTL2. Cette hypothèse est en accord avec l’observation d’une diminution transitoire de la concentration circulante d’Angptl2 chez des patients coronariens en réponse à un effort physique aigu (Larouche et al. 2015). Notons que nous n’avons considéré l’effet de l’exercice sur la méthylation de

ANGPTL2 que dans le groupe de patients coronariens puisque les sujets en santé, jeunes ou âgés n’expriment que très faiblement l’Angptl2 (Larouche et al. 2015). De plus, chez les sujets en santé, une seule séance d’exercice physique n’influence ni les taux circulants d’Angptl2 (Larouche et al. 2015), ni la méthylation de l’ANGPTL2 (résultats non publiés). Ceci suggère que dans un environnement sain, l’exercice n’a pas d’effet sur la régulation génique de l’Angptl2, du moins en ce qui concerne la méthylation de son gène à long terme.

Chez des patients coronariens, un programme d’entraînement supervisé et contrôlé d’une durée de 3 mois a permis de réduire les taux circulants d’Angptl2 et de CRP (Figure 23A), reflétant donc un contexte inflammatoire et oxydant atténué. Cependant, contrairement à ce qui était attendu, l’exercice n’a pas eu d’effet sur la méthylation de l’ANGPTL2 au niveau des CpG5 et CpG6 (Figure 23B). Il est possible que les changements de méthylation n’aient été que transitoires, ou que le programme d’entraînement de 3 mois, bien qu’ayant généré des effets bénéfiques physiologiques (amélioration du profil inflammatoire et de la capacité pulmonaire), n’est peut-être pas suffisant pour induire des changements épigénétiques à long terme au niveau des CpG étudiés. De plus, il est possible que le temps écoulé entre l’effort physique, la prise de sang et l’extraction de l’ADN soit trop long pour permettre la détection de modifications de méthylation sur ces CpG.

Figure 23. L’effet de l’exercice sur le profil inflammatoire et la méthylation de l’ANGPTL2 chez des

patients coronariens. (A) La concentration circulante d’Angptl2 et de CRP a été mesurée chez des patients coronariens avant (ACS) et après (ACS + EX) un programme d’entraînement physique; on observe une diminution des deux marqueurs inflammatoires suite à l’exercice. (B) Pourcentage de méthylation pour les sites CpG5 et CpG6 chez ces patients; aucune différence de méthylation suite au programme d’exercice chronique n’a été observée. *: p < 0,05 versus ACS ; n=21.

Les résultats de méthylation observés au niveau des sites CpG5 et CpG6 suggèrent également que la sensibilité aux stimuli environnementaux puisse varier d’un site de méthylation à l’autre. En effet, nous avons conclu que CpG5 est plus sensible que CpG6 à l’environnement inflammatoire, puisqu’il était possible de détecter une différence de méthylation entre le groupe malade et le groupe en santé du même âge seulement au niveau de CpG5 (Figure 24). Il serait donc possible de spéculer qu’un site potentiel de méthylation, différent de CpG5 et CpG6, puisse être sensible à l’exercice. Une approche expérimentale permettant d’interroger tous les sites CpG associés au gène ANGPTL2 permettrait de confirmer ou de contredire cette possibilité. Nos travaux sur

l’Angptl2 représentent la première démonstration de la régulation de l’ANGPTL2 par la méthylation dans un cadre de MCV.

Figure 24. Méthylation du gène ANGPTL2 au niveau des sites CpG5 et CpG6. Pourcentage de méthylation

pour les sites CpG5 et CpG6 chez des sujets sains jeunes (Young) et âgés (Aged) ainsi que des patients coronariens (ACS). La méthylation au niveau de ces deux sites permet de distinguer les deux groupes aux extrémités (jeunes en santé versus patients coronariens), alors que seul CpG5 permet de distinguer les deux groupes du même âge, l’un en santé (Aged) et l’autre malade (ACS). *: p < 0,05; n=12-21.

En résumé, l’ensemble de nos travaux a permis d’identifier des sites de méthylation avec un potentiel régulatoire, dont le taux de méthylation varie avec l’âge, la maladie (dyslipidémie et MCV) et l’exercice physique. Les effets de l’âge et de la maladie semblent induire des effets épigénétiques plus robustes et permanents comparativement aux changements transitoires induits par l’exercice physique. Nous avons également établit un lien entre la variation de la méthylation des CpG avec un changement de l’activité transcriptionnelle du gène ciblé. La modulation ainsi décrite de médiateurs antioxydants (Sod2 et Gpx1) et inflammatoires (Angptl2) peut induire des effets biologiques propres au vieillissement et aux MCV. Nos études contribuent donc à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires responsables de la régulation et de la dérégulation des voies signalétiques en réponse aux stimuli environnementaux.