Une étude sur le poisson zèbre aide à identifier les gènes liés à l'autisme et à la schizophrénie

Des chercheurs du Duke University Medical Center ont récemment transplanté un ensemble de gènes humains dans un poisson zèbre, puis l'ont utilisé pour identifier les gènes responsables de la taille de la tête à la naissance. La taille de la tête chez les bébés humains est liée à l'autisme, ainsi qu'à d'autres troubles neurologiques majeurs, tels que la schizophrénie.

«Dans la recherche médicale, nous devons disséquer les événements de la biologie afin de comprendre les mécanismes précis qui donnent lieu aux traits neurodéveloppementaux», a déclaré l'auteur principal Nicholas Katsanis, Ph.D., professeur de biologie du développement, de pédiatrie et de biologie cellulaire.

Katsanis a déclaré qu'il savait qu'une région sur le chromosome 16 était l'un des plus grands contributeurs génétiques à l'autisme et à la schizophrénie, mais une conversation lors d'une réunion médicale européenne l'a amené à des informations selon lesquelles les changements dans cette même région étaient également liés à des changements dans la taille de la tête d'un nouveau-né. .

Le problème était difficile à résoudre car la région présentait de grandes suppressions et duplications d'ADN, qui sont les mutations les plus courantes chez l'homme, a-t-il déclaré, ajoutant: «L'interprétation est extrêmement difficile.»

C’est parce qu’une duplication d’ADN ou un ADN manquant implique généralement plusieurs gènes.

"Il est très difficile de passer" ici est une région avec de nombreux gènes, parfois plus de 50 "à" ce sont les gènes qui sont à l'origine de cette pathologie "", a déclaré Katsanis.

Puis il eut un moment d'ampoule. La zone du génome que les chercheurs exploraient a donné lieu à des défauts opposés en termes de croissance des cellules cérébrales.

«Nous avons réalisé que surexprimer un gène en question pouvait donner un phénotype - une tête plus petite - alors que la fermeture du même gène pouvait donner l'autre, une tête plus grosse», a-t-il déclaré.

Les chercheurs ont transplanté une zone de duplication commune du chromosome humain 16 connu pour contenir 29 gènes dans des embryons de poisson zèbre, puis ont systématiquement augmenté l'activité pour trouver ce qui pourrait causer une petite tête (microcéphalie). Ils ont ensuite supprimé le même ensemble de gènes pour voir si l'un d'entre eux causait le défaut réciproque: des têtes plus grosses (macrocéphalie).

Les chercheurs savaient que la suppression de la région contenant ces 29 gènes s'est produite chez 1,7% des enfants autistes, a-t-il déclaré.

Il a fallu quelques mois à l'équipe pour disséquer une telle «variante du nombre de copies» - une altération du génome qui se traduit par un nombre anormal d'une ou plusieurs sections d'ADN chromosomique, a-t-il rapporté.

«Maintenant, nous pouvons partir d'une découverte génétique qui est sensible au dosage et commencer à poser des questions raisonnables sur ce gène en ce qui concerne les traits neurocognitifs, ce qui est un grand pas en avant», a déclaré Katsanis, expliquant que le neurocognitif fait référence à la capacité de penser, de se concentrer, raisonner, se souvenir, traiter l'information, apprendre, comprendre et parler.

Katsanis admet qu'il existe «des limitations majeures dans l'étude du comportement autiste ou schizophrène chez le poisson zèbre, mais nous pouvons mesurer la taille de la tête, la taille de la mâchoire ou les anomalies faciales.

Le gène en question, KCTD13, est responsable de la taille de la tête chez le poisson zèbre en régulant la création et la destruction de nouvelles cellules cérébrales. Cette découverte a permis à l'équipe de se concentrer sur le gène analogue chez l'homme.

«Ce gène contribue aux cas d'autisme et est probablement associé à la schizophrénie et aussi à l'obésité infantile», a déclaré Katsanis.

Une fois que le gène a été découvert, les chercheurs peuvent examiner la protéine qu'il produit. «Une fois que vous avez la protéine, vous pouvez commencer à poser des questions fonctionnelles précieuses et à apprendre ce que fait le gène chez l'animal ou chez l'homme», a déclaré Katsanis.

Les variantes du nombre de copies, telles que celles que cette équipe a trouvées sur le chromosome 16, sont maintenant considérées comme l'une des sources les plus courantes de mutations génétiques. Des centaines, voire des milliers, de ces délétions et duplications chromosomiques ont été trouvées chez des patients présentant un large éventail de problèmes cliniques, en particulier des troubles neurodéveloppementaux, a déclaré le chercheur.

«Maintenant, nous pouvons avoir un outil efficace pour les disséquer, ce qui nous donne la capacité d'améliorer à la fois le diagnostic et la compréhension des mécanismes de la maladie», a déclaré Katsanis.

L'étude a été publiée en ligne dans la revue La nature.

Source: Centre médical de l'Université Duke