Votre forme physique viendrait-elle du sport de votre père ?

DES SOURIS ATHLÈTES SANS ENTRAÎNEMENT

Par un après-midi ensoleillé à Jiangsu, en Chine, Xin Yin joue les coachs sportifs pour des souris. Une à une, il place les rongeurs sur un tapis roulant miniature qui démarre lentement puis accélère progressivement. Ces souris de la même portée sont des athlètes nées, capables de courir plus longtemps avec moins d'accumulation d'acide lactique que la moyenne des souris de laboratoire.

Le secret de leur rapidité ne réside pas dans leurs gènes : ces animaux proviennent du même stock génétique qu'un groupe de souris témoins. Et ils n'ont reçu aucun entraînement spécial. Au contraire, leur forme physique semble provenir des habitudes sportives de leur père avant même leur conception. Une découverte qui suggère que la course à pied pourrait bénéficier non seulement au sportif lui-même, mais aussi à ses enfants à naître.

DES microARN QUI CHANGENT LA DONNE

L'équipe de Yin a analysé les molécules à l'intérieur du sperme des rongeurs sportifs et y a trouvé de minuscules fragments d'ARN, appelés microARN (des petits morceaux d'ARN qui agissent comme des interrupteurs, en contrôlant l'activité des gènes). Ces fragments étaient présents en plus grande quantité que dans le sperme de leurs congénères sédentaires. Lorsque les scientifiques ont injecté ces molécules dans des embryons non apparentés, ils ont obtenu des animaux tout aussi en forme que ceux nés de pères sportifs.

Cette étude de 2025 s'ajoute à un faisceau de preuves de plus en plus solide : les spermatozoïdes ne sont pas de simples vaisseaux qui transportent l'ADN jusqu'à l'ovule. Au cours des deux dernières décennies, des études chez la souris ont détecté des microARN et d'autres types de fragments d'ARN qui augmentent ou diminuent dans les spermatozoïdes en réponse non seulement à l'exercice ou à la sédentarité, mais aussi à une alimentation grasse ou sucrée, au stress quotidien, aux traumatismes de l'enfance, à la consommation excessive d'alcool et à l'exposition aux pesticides et autres dangers.

En parallèle de ces changements, les chercheurs ont documenté des modifications du Développement, du métabolisme et des taux de dépression différents chez la progéniture des mâles.

DES PREUVES CHEZ L'HUMAIN

Bien qu'il soit difficile d'étudier cet effet chez les personnes, les chercheurs ont également constaté des fluctuations des fragments d'ARN dans le sperme des hommes qui font ou non de l'exercice, qui fument ou qui consomment trop de sucre, ainsi que chez les hommes obèses ou ayant vécu des traumatismes dans l'enfance. Des études rapportent aussi que les enfants de parents en surpoids ou ayant souffert de stress psychologique sont plus susceptibles de présenter ces mêmes problèmes.

LE MYSTÈRE DE LA TRANSMISSION ÉPIGÉNÉTIQUE

Jusqu'à récemment, la plupart des preuves reliant les petits ARN du sperme aux défis environnementaux et à leurs effets sur la progéniture n'étaient que des corrélations. Les tentatives pour établir un lien de cause à effet, en injectant directement des ARN dans les embryons, ont souvent utilisé des concentrations d'ARN bien plus élevées que celles normalement présentes dans le sperme. En fait, il n'y avait aucune preuve que ces fragments d'ARN pénétraient réellement dans l'ovule.

Mais même si des énigmes subsistent, des études récentes montrent que non seulement les fragments d'ARN paternels sont transférés à l'œuf fécondé, mais qu'ils sont aussi capables d'induire des changements chez la progéniture aux doses présentes dans le sperme.

Les chercheurs ont commencé à remarquer les effets intergénérationnels du mode de vie paternel dans les années 1960, mais il a fallu des décennies avant qu'ils ne lancent des études expérimentales sur des modèles animaux. Aujourd'hui, ceux qui étudient le phénomène sont certains que ces effets existent, mais ne savent pas exactement comment ils se transmettent. Le résultat final, pensent-ils, est un ajustement de l'activité des gènes, un phénomène connu sous le nom d'épigénétique.

De tels ajustements se produisent au cours du développement normal, lorsque les tissus et les organes adoptent leurs différentes identités, ce qui nécessite que certains gènes soient actifs ou désactivés. Des changements épigénétiques se produisent également tout au long de notre vie, en raison de facteurs tels que l'exposition à certains produits chimiques, ou des activités comme le tabagisme, et peut-être aussi l'exercice, le stress, les régimes gras, etc. Ces changements peuvent survenir dans une multitude de cellules du corps, y compris celles qui donnent naissance aux spermatozoïdes.

L'ÉNIGME DES ÉPIDIDYMOSOMES

Alors que les preuves s'accumulaient selon lesquelles le sperme transmet d'une manière ou d'une autre des informations environnementales aux enfants d'un homme, les chercheurs ont commencé à explorer les mécanismes épigénétiques possibles. Plusieurs pistes existent : les groupes méthyles, qui réduisent l'activité des gènes lorsqu'ils s'accumulent sur l'ADN, et les groupes acétyles qui se fixent aux protéines en bobine appelées histones, autour desquelles l'ADN s'enroule. Ces dernières ont tendance à augmenter l'activité des gènes voisins.

Mais les groupes méthyles ne sont pas facilement transmis à la génération suivante : les œufs fécondés effacent la plupart de ces marques sur les deux jeux de chromosomes avant que l'embryon ne commence à se diviser. De plus, le sperme mature remplace la plupart des histones par ses propres protéines, limitant ainsi la transmission d'informations de cette manière.

Aujourd'hui, c'est l'idée que les petits ARN transportent des signaux environnementaux qui bénéficie des preuves les plus directes. Bien que les petits ARN aient une durée de vie courte, ils ne sont pas activement éliminés comme les autres marques épigénétiques. D'une manière ou d'une autre, ces minuscules fragments d'acide nucléique fluctuent en réponse à l'environnement, puis se retrouvent dans les cellules spermatiques.

Au début, les chercheurs pensaient que le sperme fabriquait ces molécules microscopiques dans les testicules, là où les cellules souches se transforment en spermatozoïdes immatures, pas encore fertiles ni capables de nager. Le problème, c'est qu'en se développant, les spermatozoïdes réduisent leur contenu interne à peu de choses : le noyau contenant les chromosomes mâles et les mitochondries, les centrales énergétiques qui alimentent l'odyssée du spermatozoïde jusqu'à l'ovule.

De nouveaux indices sont apparus en 2016, lorsque Colin Conine et Upasna Sharma, postdoctorants dans le laboratoire de l'épigénéticien Oliver Rando à la Chan Medical School de l'Université du Massachusetts, et leurs collègues, ont catalogué la composition moléculaire du sperme de souris mâles soumises à un régime pauvre en protéines. Le sperme extrait des testicules et de l'épididyme (un tube enroulé qui transporte le sperme hors des testicules) contenait des cargaisons d'ARN différentes. Et de petites bulles trouvées dans les parois de l'épididyme, appelées épididymosomes, transportaient une cargaison de fragments d'ARN correspondant à ceux trouvés dans les spermatozoïdes matures.

L'équipe a confirmé plus tard son intuition : les spermatozoïdes absorbent les petits ARN des épididymosomes pendant leur voyage dans ce tube sinueux, emmagasinant ainsi des informations environnementales.

D'autres groupes ont ensuite rapporté que le passage dans l'épididyme était associé à une reconfiguration des petits ARN dans le sperme de rongeurs exposés à des défis environnementaux. Un groupe a découvert que l'activation chimique de la réponse au stress d'un animal deux semaines seulement avant la conception, alors que les spermatozoïdes ont déjà entamé leur voyage épididymaire, produit encore des changements métaboliques chez la progéniture.

Le lien avec l'épididyme s'est renforcé avec le temps. Une étude de 2020 a créé des souris anxieuses en injectant aux spermatozoïdes des épididymosomes provenant de rongeurs stressés. Une autre étude de 2020 a reproduit les traits observés chez les petits issus de mâles ayant consommé de l'alcool de façon excessive en injectant des épididymosomes de ces souris dans les spermatozoïdes d'animaux abstèmes. Et dans une étude publiée plus tôt cette année, l'équipe de Conine a découvert que les épididymosomes délivrent également aux spermatozoïdes une partie de l'ARN messager paternel, la molécule que les cellules utilisent pour fabriquer des protéines.

DES DOUTES LÉGITIMES DANS LA COMMUNAUTÉ SCIENTIFIQUE

Mais malgré deux décennies de recherche, il reste des difficultés que les scientifiques ne peuvent pas expliquer. Ces questions sans réponse sont un problème majeur, selon Kevin Mitchell, généticien et neuroscientifique au Trinity College de Dublin. « Je suis vraiment sceptique », dit-il.

D'une part, il y a eu peu de preuves directes que le sperme transmet cet ARN à l'ovule, car il est souvent difficile, voire impossible, de dire de quel parent provient un fragment d'ARN. Ce point a été « l'un des plus grands doutes de la communauté scientifique concernant l'hérédité épigénétique », déclare Raffaele Teperino, épigénéticien moléculaire et physiologiste à Helmholtz Munich en Allemagne.

L'ARN PATERNEL ATTEINT ENFIN L'OVULE

Un résultat important est arrivé en 2024, lorsque le laboratoire de Teperino a utilisé deux souches de souris présentant suffisamment de variations dans leur ADN mitochondrial pour pouvoir identifier le parent d'origine de certains fragments d'ARN. Grâce à cet outil, l'équipe a découvert des fragments d'ARN dans les embryons précoces qui devaient provenir du père. Pourtant, Teperino le reconnaît, une seule étude ne convaincra pas les sceptiques.

LA DILUTION : L'OBSTACLE MAJEUR

Et montrer que l'ARN mâle pénètre dans les ovules n'est qu'une partie du problème. Un spermatozoïde a un volume des milliers de fois plus petit qu'un ovule, ce qui fait de son apport en petits ARN une goutte d'eau dans l'océan de l'ovule. Comment cela peut-il faire une différence ? « La question de la dilution est la critique la plus sérieuse des effets paternels », explique Rando, qui a coécrit un article sur l'état de la recherche épigénétique paternelle dans l'Annual Review of Biochemistry de 2025.

UNE microARN CLÉ IDENTIFIÉE

Mais dans une étude de 2026 encore en cours d'évaluation par les pairs, Conine, biologiste du développement maintenant à l'Université de Pennsylvanie, et ses collègues ont injecté dans des embryons précoces un microARN connu pour être élevé dans le sperme de souris ayant consommé plus d'alcool que les autres. Ces souris engendrent des petits présentant des anomalies craniofaciales associées au syndrome d'alcoolisation fœtale d'origine paternelle, un phénomène également documenté chez les humains.

Lorsque les scientifiques ont injecté aux jeunes embryons 200 molécules de ce microARN, une quantité typiquement trouvée dans les spermatozoïdes, les petits ont développé des signes du syndrome. Conine et ses collègues ont découvert que ce petit ARN se lie à un groupe d'enzymes inhibitrices appelées protéines Argonaute, ce qui supprime certains gènes dans l'embryon et déclenche une cascade de changements dans l'activité des gènes qui ajustent le cours du développement. Et lorsque les chercheurs ont injecté davantage de ce microARN, il y a eu plus de changements développementaux.

LE PLACENTA, CHEF D'ORCHESTRE DES EFFETS PATERNELS ?

Les scientifiques ne savent toujours pas ce qui pousse certains petits ARN à s'accumuler en réponse aux expériences masculines, ni comment ces molécules produisent des effets spécifiques chez la progéniture. Une théorie suggère que les effets paternels pourraient être plus généraux qu'on ne le pense actuellement, car la plupart des études ont tendance à se concentrer sur quelques caractéristiques. Des changements aussi vastes pourraient être orchestrés par des modifications du placenta, selon Rando. Les similitudes entre les souris ayant souffert d'une mauvaise nutrition in utero et celles nées de pères ayant un mode de vie défavorable suggèrent que les ARN du sperme pourraient modifier la fonction placentaire, avec des conséquences futures sur le comportement et le métabolisme, notamment l'anxiété, les changements de poids et une altération du contrôle de la glycémie.

VERS UNE RESPONSABILITÉ PARENTALE PARTAGÉE

Quel que soit le mécanisme, il y a suffisamment de preuves pour rééquilibrer la responsabilité parentale, estime Teperino. « Aujourd'hui, elle repose presque entièrement sur les femmes, dit-il. Quand un couple planifie une famille, le médecin donne à la femme une liste de règles à suivre. Ce n'est plus valable : nous devons au moins donner des recommandations aux deux. »