Des caractéristiques telles que la taille, le métabolisme et le risque de maladie peuvent être influencées différemment, voire dans des directions opposées, selon que la variante génétique responsable est héritée de la mère ou du père, selon une étude publiée aujourd'hui dans Nature. Dirigés par un groupe du SIB basé à l'Université de Lausanne et à Unisanté, ces travaux introduisent une méthode innovante pour étudier ces effets liés à l'origine parentale, découvrent de nouvelles variantes génétiques influençant la santé humaine et fournissent l'une des premières preuves de l'hypothèse évolutive du « conflit parental » chez l'être humain.
Les gènes qui sont désactivés pendant la formation des ovules ou des spermatozoïdes ne s'expriment pas chez la descendance. Selon l'hypothèse du conflit parental, ce processus, appelé empreinte génomique, a évolué comme une adaptation à des intérêts évolutifs concurrents : les gènes paternels peuvent favoriser une croissance accrue afin de maximiser le succès de leur descendance, même au détriment de la mère, tandis que les gènes maternels peuvent limiter la croissance de la descendance afin de conserver les ressources nécessaires à la survie et à la reproduction future de la mère.
Détermination de l'origine parentale de gènes spécifiques à grande échelle
Des milliers de variantes génétiques ont été associées à différents traits et maladies chez l'être humain. Ces études ignorent généralement de quel parent proviennent ces variantes, partant du principe que cela n'a aucune influence sur leur effet. Cependant, certains gènes sont naturellement « désactivés » dans les ovules ou le sperme, ce qui signifie que certaines variantes n'ont d'effet que si elles sont héritées du parent chez lequel le gène est « activé ».
Les gènes qui sont désactivés pendant la formation des ovules ou des spermatozoïdes ne s'expriment pas chez la descendance. Selon l'hypothèse du conflit parental, ce processus, appelé empreinte génomique, a évolué comme une adaptation à des intérêts évolutifs concurrents : les gènes paternels peuvent favoriser une croissance accrue afin de maximiser le succès de leur descendance, même au détriment de la mère, tandis que les gènes maternels peuvent limiter la croissance de la descendance afin de conserver les ressources nécessaires à la survie et à la reproduction future de la mère.
L'un des principaux défis de l'étude des effets de l'origine parentale (POE) est le manque d'échantillons d'ADN provenant à la fois des individus et de leurs parents. Pour contourner ce problème, le groupe de génétique statistique du SIB, dirigé par Zoltán Kutalik et basé au Département de biologie computationnelle de l'Université de Lausanne, a développé une méthode informatique permettant de déduire l'origine parentale à partir des données génétiques de n'importe quel parent. La méthode identifie d'abord si un parent est du côté maternel en recherchant des séquences communes sur le chromosome X ou l'ADN mitochondrial, qui sont tous deux hérités de la mère. Elle utilise ensuite les modèles de segments communs dans le reste du génome pour déduire ceux qui ont été hérités de la mère.
Grâce à cette technique, les chercheurs ont attribué une origine maternelle ou paternelle à des variantes génétiques provenant de plus de 236 000 personnes participant à trois grandes biobanques au Royaume-Uni, en Estonie et en Norvège. Cela a multiplié par près de cinq le nombre d'échantillons disponibles pour les recherches sur l'origine parentale.
Les gènes responsables de la croissance et du métabolisme présentent des effets opposés spécifiques à chaque parent
À partir de ces données, les chercheurs ont identifié plus de 30 variantes génétiques dont les effets diffèrent selon qu'elles sont héritées de la mère ou du père, dont beaucoup n'avaient pas été détectées dans des études précédentes.
Dix-neuf d'entre elles présentaient des schémas « bipolaires », où la même variante génétique augmentait un trait lorsqu'elle était héritée d'un parent, mais le diminuait lorsqu'elle était héritée de l'autre. De tels effets sont généralement invisibles dans les études d'association génétique standard, où les signaux parentaux opposés s'annulent mutuellement.
Les 19 POE bipolaires sont toutes liées à la croissance et au métabolisme, et comprennent des traits tels que l'indice de masse corporelle, le taux de lipides sanguins et la taille. Cette découverte confirme l'hypothèse du conflit parental et souligne le rôle général des POE dans le développement des traits complexes chez l'être humain.
Il s'agit là d'une des preuves les plus solides à ce jour de la théorie évolutive de longue date du conflit génétique entre les gènes parentaux.
Apporter un nouvel éclairage sur la santé et la maladie
L'étude souligne également le rôle des POE dans des maladies telles que le diabète de type 2, l'obésité et les maladies cardiovasculaires : de nombreux traits présentant des effets bipolaires sont des indicateurs établis de la santé métabolique et sont étroitement liés à la résistance à l'insuline et au syndrome métabolique. Bien que l'étude se soit concentrée sur des adultes en bonne santé d'origine européenne, les chercheurs notent que les effets de l'origine parentale pourraient jouer un rôle encore plus important dans les troubles rares du développement. Ils prévoient d'étudier plus en détail comment ces effets pourraient modifier l'expression génétique et contribuer à l'apparition de troubles précoces.
Notre étude montre que ce n'est pas seulement l'ADN dont vous héritez qui importe, mais aussi de qui vous l'héritez. Nous espérons que notre méthode accessible au public ouvrira la voie à l'utilisation systématique des informations sur le parent d'origine dans les futures études génétiques.
Reference(s)
Hofmeister R.J. et al. Effet de l'origine parentale sur des traits complexes chez jusqu'à 236 781 individus. Nature
Crédit image : Daniel Eriksson, Unsplash
