Une étude d’association à l’échelle du génome a identifié une gamme de régions du génome qui contrôlent la taille des structures cérébrales sous-corticales.
Un consortium international de chercheurs a découvert qu’ils pouvaient prédire le volume de ces structures à l’aide de scores polygéniques développés à l’aide de grandes cohortes issues de plusieurs ascendances.
Ils ont également découvert un lien entre les gènes influençant le volume cérébral et la maladie de Parkinson et le TDAH.
Le volume cérébral a été associé au risque de maladie de Parkinson et de trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité (TDAH) par un groupe international de chercheurs.
Un certain nombre de nouvelles variantes génétiques associées au volume de neuf structures cérébrales sous-corticales ont été identifiées dans une étude d’association à l’échelle du génome.
Les chercheurs ont montré qu’ils pouvaient prédire les mesures de certaines parties du cerveau à l’aide des scores polygéniques qu’ils ont développés à l’aide de ces variantes, qui ont fonctionné sur des cohortes de différentes ascendances.
L’auteur principal Miguel Rentería, PhD, dirige le laboratoire de neurogénomique computationnelle du programme de santé mentale et de neurosciences de l’institut de recherche médicale QIMR Berghofer à Herston, en Australie.
Il a dit Actualités médicales aujourd’hui que lui et ses collègues « étudient la génétique de la structure cérébrale depuis la création du Consortium ENIGMA en 2009 ».
« Mon équipe travaille à l’intersection de la génétique humaine et des neurosciences, en se concentrant sur la manière dont les variations génétiques façonnent les différences individuelles en matière de comportement, de cognition et de santé mentale », a-t-il expliqué.
« Des recherches antérieures, notamment issues d’études jumelles et de collaborateurs d’ENIGMA, ont montré que la morphologie du cerveau est modérément héréditaire et liée à des affections liées au cerveau. Notre objectif était de cartographier les variantes génétiques qui influencent la structure du cerveau et d’examiner si ces mêmes gènes affectent également le risque de troubles liés au cerveau », a noté Rentería.
Les résultats des recherches de l’équipe apparaissent dans Génétique naturelle.
Qu’a apporté l’étude d’association à l’échelle du génome ?
Le volume cérébral sous-cortical a été associé à un certain nombre de troubles du développement, psychiatriques et neurologiques.
Pour étudier le rôle de la génétique sur le volume cérébral sous-cortical, les chercheurs ont examiné le génome de 74 898 participants d’ascendance européenne, parallèlement à l’analyse des volumes :
- tronc cérébralle « centre de contrôle » du cerveau, responsable des fonctions vitales, notamment la respiration et le sommeil
- noyau caudéjouant un rôle clé dans le mouvement
- putamenliés à l’apprentissage et à l’utilisation de la langue
- hippocampe, impliqué dans les processus d’apprentissage et de mémoire
- globe pallidusqui régule la proprioception, ou la capacité de sentir où le corps est positionné dans l’espace
- thalamusqui traite les entrées sensorielles
- noyau accumbensqui contrôle l’éveil
- amygdaleimpliqué dans la régulation émotionnelle, notamment le stress et l’anxiété
- et le diencéphale ventral.
Toutes ces mesures ont été prises à partir d’examens IRM.
Ils ont découvert 254 loci indépendants – ou régions du génome – associés de manière significative au volume cérébral, et ont constaté que ceux-ci étaient responsables d’environ 35 % de la variance observée entre les participants, ce qui suggère que le reste de la différence observée était dû à des facteurs environnementaux.
En utilisant les variantes génétiques découvertes sur ces loci, ils ont développé un score polygénique, qu’ils pourraient utiliser pour prédire le volume de différentes parties des structures cérébrales sous-corticales.
Ils ont testé ce score polygénique à l’aide d’une cohorte UK Biobank et ont constaté qu’il était prédictif du volume des structures cérébrales sous-corticales avec et sans ajustement du volume intracrânien global, y compris chez les personnes d’ascendance différente.
Ils ont également découvert que les scores polygéniques calculés pouvaient prédire le volume des structures cérébrales sous-corticales chez les personnes de moins de 18 ans.
Comment les gènes affectent-ils le volume du cerveau et des maladies comme la maladie de Parkinson ou le TDAH ?
Ensuite, ils ont examiné l’interaction entre l’influence des gènes sur le volume de différentes structures cérébrales sous-corticales et les conditions neurologiques et psychiatriques.
La maladie de Parkinson était corrélée à des gènes liés aux volumes cérébraux intracrâniens et sous-corticaux. Le TDAH, l’insomnie et le névrosisme étaient négativement corrélés aux gènes contrôlant le volume intracrânien.
À l’inverse, l’inverse a été constaté pour le poids à la naissance, le périmètre crânien à la naissance et la taille, qui étaient positivement corrélés au volume intracrânien, confirmant que la taille est associée à un volume intracrânien plus important.
Rentería a dit MNT:
« Nous avons observé une corrélation génétique positive entre la maladie de Parkinson et huit volumes cérébraux régionaux, et une corrélation négative entre le TDAH et trois volumes cérébraux. Il est important de noter que ces corrélations étaient indépendantes et que les participants à notre étude provenaient à la fois de la population générale et de cohortes cliniques, sans être spécifiquement enrichis pour le TDAH ou la maladie de Parkinson.
« Ma théorie est que les mécanismes sous-jacents impliquent des gènes cruciaux pour le développement du cerveau, la croissance et les processus de vieillissement », a-t-il suggéré.
« Nous prévoyons d’approfondir nos recherches pour identifier les voies biologiques exactes impliquées. Comprendre ces mécanismes pourrait éclairer l’impact de la structure cérébrale sur la susceptibilité aux maladies neurodégénératives et psychiatriques, guidant potentiellement les futures stratégies thérapeutiques », a ajouté Rentería.
Que peuvent nous dire les scores polygéniques sur la santé cérébrale ?
Les scores polygéniques sont calculés à l’aide des données obtenues de la cohorte utilisée pour prédire un phénotype associé à un certain génotype.
Une critique à leur encontre est qu’ils pourraient ne pas être prédictifs lorsqu’ils sont utilisés dans des cohortes d’ascendance différente de celle de la cohorte d’origine utilisée pour développer le score. Dans cette étude, le score polygénique développé s’est avéré efficace chez des personnes d’ascendances différentes.
Brittany Ferri, PhD, ergothérapeute au Conseil national sur le vieillissement, qui n’a pas participé à cette recherche, a déclaré MNT que les scores polygéniques « peuvent être appropriés lorsqu’ils reposent sur des fondements éthiques et scientifiques solides ».
Ce type de mesure « exploite les informations génétiques pour explorer les variations de la structure cérébrale, ce qui pourrait nous aider à en savoir plus sur les troubles neurologiques et psychiatriques », a-t-elle expliqué.
« Cependant, il convient d’examiner attentivement son exactitude et sa pertinence pour s’assurer que les avantages valent les risques et les préoccupations éthiques », a averti Ferri.
« Une limitation majeure est la capture incomplète des facteurs génétiques par les scores polygéniques. Ils pourraient passer à côté de variantes génétiques rares ou d’interactions entre différents gènes. Ces scores ne tiennent pas compte des facteurs environnementaux importants pour le développement du cerveau », a-t-elle ajouté.
Clifford Segil, DO, neurologue au Providence Saint John’s Health Center à Santa Monica, en Californie, qui n’est pas non plus impliqué dans la recherche en cours, a déclaré : MNT que les résultats étaient nouveaux et devaient être répétés en utilisant des IRM sur davantage de personnes.
« Les études génétiques notent un risque accru, mais aucun mauvais résultat n’est garanti. La limite en tant que neurologue clinicien est que si un patient a un « profil génétique de facteurs de risque », ce que je suis censé faire avec cette information. Je n’ai aucun traitement pour augmenter la taille d’une structure cérébrale sous-corticale », a noté Segil.
Il a poursuivi en soulignant que : « La maladie de Parkinson est clairement une maladie des structures cérébrales sous-corticales, ce qui est bien établi, et les résultats de cette étude justifient des recherches répétées. [of] une structure cérébrale sous-corticale qui entraînerait des problèmes d’attention, ce qui n’est pas bien établi.
