Epigenetics and nutrition: maternal nutrition impacts on placental development and health of offspring
Epigénétique et nutrition : impacts de l’alimentation maternelle sur le développement placentaire et la santé de la descendance
Résumé
The environment, defined broadly by all that is external to the individual, conditions the phenotype during development, particularly the susceptibility to develop non-communicable diseases. This notion, called Developmental Origins of Health and Disease (DOHaD), is based on numerous epidemiological studies as well as animal models. Thus, parental nutrition and obesity can predispose the offspring to develop metabolic and cardiovascular diseases in adulthood. The known underlying mechanisms include an altered development of tissues that adapt to maternal metabolic condition, and a placental dysfunction, which in turn impacts fetal growth and development. Epigenetic mechanisms modulate gene expression without affecting the DNA sequence itself. The main epigenetic marks are DNA methylation and histone post-translational modifications. These marks are erased and set-up during gametogenesis and development in order to ensure cellular identity. Therefore, they can lead to a memorisation of early environment and induce long-term alteration of cell and tissue functions, which will condition the susceptibility to non-communicable diseases. The placenta is a programming agent of adult disease. The environment, such as smoking or psychosocial stress, is able to modify epigenetic processes in placenta, such as small RNA expression and DNA methylation. We showed that placenta is sensitive to maternal obesity and maternal nutrition, in terms of histology, transcription and epigenetic marks. A clear sexual dimorphism is remarkable in the placental response to maternal environment. In adulthood, the phenotype is also different between males and females. Epigenetic mechanisms could underlie this differential response of males and females to the same environment. The DOHaD can no longer be ignored in Biology of Reproduction. The prevention of non-communicable diseases must take this new paradigm into account. Research will allow a better comprehension of the mechanisms of this early conditioning and the marked sexual dimorphism it is associated to.
L’environnement au cours du développement précoce de l’individu conditionne le phénotype à long terme, en particulier la susceptibilité, ou non, à développer des maladies non transmissibles. Cette notion des Origines Développementales de la Santé et des Maladies (DOHaD pour Developmental Origins of Health and Disease) s’appuie sur de nombreuses études épidémiologiques ainsi que sur des modèles animaux. Ainsi la nutrition riche et l’obésité parentale peuvent prédisposer l’enfant à développer lui-même des pathologies métaboliques et cardiovasculaires à l’âge adulte. Les mécanismes sous-jacents incluent une dysfonction placentaire qui va impacter la croissance et le développement du fœtus. Les mécanismes épigénétiques, qui modulent l’expression des gènes et permettent d’établir une identité cellulaire, sont sensibles à des facteurs de l’environnement, tels que la nutrition et le métabolisme énergétique. Les marques épigénétiques peuvent donc permettre la mémorisation de l’environnement précoce et induire à long terme une altération de la fonction des organes, conditionnant ainsi la susceptibilité à la pathologie. Nous avons montré que le placenta est sensible à l’alimentation et au statut métabolique maternels d’un point de vue histologique, transcriptionnel et épigénétiques. Par ailleurs, un dimorphisme sexuel est très marqué dans la réponse placentaire à l’environnement maternel. Des mécanismes épigénétiques pourraient être à la base de cette réactivité différentielle entre femelle et mâle. La notion de DOHaD ne peut plus être ignorée en Biologie de la Reproduction aujourd’hui. La prévention doit tenir compte de ce nouveau paradigme. La recherche est encore n´nécessaire pour bien comprendre les m´mécanismes de ce conditionnement précoce et le dimorphisme sexuel marqué de ce phénotype.