« Nous sommes en 50 avant Jésus-Christ ; toute la Gaule est occupée par les Romains... Toute ? Non ! Car un village peuplé d'irréductibles Gaulois résiste encore et toujours à l'envahisseur. » Tout le monde connaît cette histoire mais personne n’arrive encore à expliquer pourquoi Astérix et ses compagnons gaulois mesuraient en moyenne 10 cm de moins que les légionnaires romains entourant le village. Si les deux scientifiques du village, Genetix et Statistix, avaient disposé de nos moyens actuels, comment auraient-ils pu collaborer pour expliquer cet étrange phénomène ?  

Toutes les caractéristiques physiques d’un être vivant dépendent, en partie, de son matériel génétique ou génome, c’est-à-dire de ses gènes. Ceux-ci portent les informations nécessaires à la synthèse des protéines, qui interviennent dans toutes les fonctions physiologiques. Que ce soit la couleur des yeux, de la peau, des cheveux mais aussi la taille, le rythme cardiaque ou respiratoire…Pour chacune de ces caractéristiques, les gènes sont impliqués.

Toutefois, l’environnement, au sens large du terme, a aussi son mot à dire. Pas pour la couleur des yeux, certes, mais par exemple pour la taille d’un individu : elle dépend non seulement des gènes hérités de ses parents, mais aussi du déroulement de la grossesse, de l’alimentation pendant la croissance, ou de maladies contractées pendant l’enfance, de la pratique ou non du sport.

Tous ces traits propres à chaque individu sont qualifiés de multifactoriels car leur nature exacte est conditionnée par l’action conjuguée d’un ou plusieurs facteurs génétiques interagissant entre eux, et d’un ou plusieurs facteurs environnementaux, interagissant entre eux, ainsi qu’avec les facteurs génétiques présents.

Dans ce contexte, chacun des variants génétiques, considérés de façon isolée, n’est ni indispensable ni suffisant pour expliquer un phénotype. Ainsi la fréquence de chaque variant intervenant dans la caractérisation de la taille d’un individu peut donc ne s’avérer que très légèrement augmenté dans un groupe de personnes de grande taille, en comparaison à un groupe de personnes de petite taille. Par conséquent, la mise en évidence du possible rôle joué par un gène dans un tel phénomène va nécessiter le recrutement d’un grand nombre de sujets lors de la mise en place de l’étude. 

Statistiques et génétique: l'intéraction de deux disciplines 

Dans le cadre de notre exemple, on peut estimer que deux groupes de 1000 villageois gaulois d’un côté, et de 1000 légionnaires romains de l’autre, seraient un minimum nécessaire.

Genetix ne pourra pas à lui seul, malgré tous les magnifiques outils dont il dispose (puce à ADN, séquenceur…), gérer l’afflux important de données génétiques, puis réaliser une analyse afin de mettre en évidence les facteurs génétiques ou environnementaux impliqués dans la taille des individus.

Son compère Statistix, de par une certaine expérience dans le traitement en masse de données mais également grâce à une bonne connaissance des outils statistiques va constituer un allié de choix. Sa rigueur méthodologique et son savoir-faire en informatique seront une base indispensable pour tenter d’élucider ce phénomène.

Analyses pangénomiques

Dans un premier temps, les analyses pangénomiques constituent un moyen de réaliser une approche au hasard des régions candidates dans l’expression d’un caractère. C’est une exploration génomique au hasard qui consiste à étudier des marqueurs (gènes dont la séquence et la position dans le génome sont connues) répartis sur l’ensemble du génome. Genetix pourra ainsi réaliser ses analyses grâce à l’utilisation d’une puce à ADN, et Statistix comparant ensuite la nature des marqueurs génétiques entre les deux populations. Dans cette stratégie, le but est de rechercher une région génétique contenant un gène inconnu ou non, associé au trait quantitatif étudié. L’approche au hasard permet de progresser par exclusion successive de régions génomiques (cartographie d’exclusion). Le but n’est pas de trouver directement le gène responsable mais de rechercher sa localisation la plus probable entre des marqueurs dont l’emplacement est connu sur une carte génétique.

Ce type d’analyse requiert de gros moyens, tant technologiques que financiers, de la part de Genetix, voilà pourquoi il se peut qu’il privilégie la deuxième « formule », dite « gène-candidat ».

Gène candidat

L’approche « gène-candidat » va ainsi chercher à mettre en cause, ou exclure, des gènes connus codant pour des protéines pouvant être impliquées dans l’expression du trait étudié. Si on prend l’exemple de la taille, un gène-candidat pourrait par exemple intervenir dans le développement cellulaire, la formation et le développement des os du corps humain, dans l’absorption des nutriments, ou encore dans le métabolisme glucidique. La nature de ces gènes sélectionnés serait alors comparée entre les deux populations, de grande et de petite taille.

Des outils pour comprendre les maladies multifactorielles

Le développement de ces méthodes d’analyse est primordial pour élucider les mécanismes des maladies multifactorielles (ex : cancer, diabète…), et permettre l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques. A titre d’exemple nous pouvons notamment citer la mise en évidence du rôle des gènes BRCA1 et BRCA2 qui interviennent dans la prédisposition du cancer du sein dans environ 5% des nouveaux cas de cancer. Ces deux gènes BRCA produisent une protéine impliquée dans la réparation de l'ADN endommagé. Une mutation d'un seul de ces gènes perturbe la fonction de réparation et peut provoquer le cancer suivant un mécanisme encore inconnu. Lorsque le résultat du test génétique est positif, et qu’une femme (ou un homme) apprend être porteuse d’une anomalie des gènes BRCA, des mesures préventives et un suivi spécifique peuvent alors être mis en place pour faciliter un dépistage précoce.

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