Un groupe de chercheurs de l’Oregon Health & Science University (Ohsu) a créé le plus grand atlas de mutations génétiques dans les tissus humains sains. Avec des centaines de donateurs, le guide est le plus complet jamais créé et pourrait conduire à un meilleur diagnostic et traitement des maladies associées à la « malchance » ou aux « mauvaises habitudes », soulignent les auteurs. Les résultats des travaux sont publiés sur Science.
Perspectives d’avenir
L’atlas est le plus grand jamais réalisé, en termes de nombre combiné de tissus et de nombre de donneurs échantillonnés, et montre la voie vers comprendre la base génétique des maladies associées au cancer et d’innombrables conditions liées aux dysfonctionnements cellulaires, y compris le vieillissement. Cela pourrait potentiellement être utile pour inverser les mutations génétiques pathogènes, selon les experts. Et, en parlant de changements génétiques qui sous-tendent la maladie, « il existe maintenant une grande variété de technologies qui nous permettent d’apporter des modifications au génome », note l’auteur principal Don Conrad, professeur agrégé à la Ohsu School of Medicine. « Il est peut-être possible de changer ces mutations que nous avons acquises par malchance ou de mauvaises habitudes et de les ramener à ce qu’elles étaient avant. »
Expression génotype-tissu
Les chercheurs ont généré l’atlas en utilisant 54 types de tissus et de cellules, tous catalogués après la mort de 948 personnes qui ont fait don de leur corps à la science pour le programme d’expression génotype-tissu des National Institutes of Health (NIH). Chaque personne, observent les experts, commence comme une cellule unique au moment de la conception, portant un plan d’ADN à l’intérieur du noyau de cette première cellule fécondée. En utilisant ces instructions d’origine de l’ADN, la cellule se divise et se réplique en vastes groupes de cellules qui forment des tissus distincts qui remplissent des fonctions uniques dans le corps. À tout moment, une personne est composée d’environ 30 billions de cellules et, au cours de sa vie, cette même personne produit des quadrillions de cellules.
La « mosaïque somatique »
Au fil du temps, une seule cellule est endommagée à plusieurs reprises. Dans certains cas, il se répare des milliers de fois par jour. Et « de temps en temps, il fait une erreur en réparant l’ADN, ou quelque chose est perdu et ce changement se propage », explique Conrad. « Notre travail nous donne une fenêtre sur la mesure dans laquelle ces changements se produisent dans différents organes et tissus et au cours de différentes périodes de notre vie. » Cette situation est connue sous le nom de « mosaïcisme somatique » et est le résultat de la mutation de cellules à partir du modèle d’ADN d’origine. Jusqu’à présent, la recherche génétique portant sur les mutations post-zygotiques ou après la fécondation a généralement été menée dans des biopsies de tissus cancéreux tels que les mélanomes cutanés et les cancers du poumon, ou dans des tissus facilement accessibles tels que le sang.
Au fil de la vie
Le nouvel atlas, en revanche, ouvre un champ d’investigation sur les mutations qui se produisent tout au long de la vie. « Passer d’une seule cellule à un bébé est un processus extraordinaire », déclare l’auteure principale Nicole Rockweiler, aujourd’hui professeure adjointe au Broad Institute of Massachusetts Institute of Technology et à l’Université de Harvard. « Lorsque vous ajoutez des couches de mutations qui se produisent dans une partie aussi importante de nos vies, c’est incroyable que nous puissions nous en sortir assez bien à la fin de la gestation », se dit-il. Pour générer le nouvel atlas, les chercheurs ont pu suivre où les mutations se sont produites en les cartographiant sur un « arbre de développement », en les indexant sur les tissus et sur plusieurs personnes. Les experts ont découvert que de nombreuses mutations se produisaient systématiquement et de manière quelque peu prévisible à mesure que les personnes vieillissaient, bien qu’environ 10% des mutations semblaient être le résultat de quelque chose d’intrinsèque à un individu, qu’il s’agisse de gènes ou de l’environnement. Une autre observation était que la plupart des mutations détectables se produisaient plus tard dans la vie, bien que beaucoup se soient produites avant la naissance. Et encore : « Certains tissus, comme l’œsophage et le foie, acquièrent de nombreuses mutations tandis que d’autres comme le cerveau en acquièrent moins », écrit Rockweiler dans un article sur le site Web de Conrad Lab décrivant la recherche. « Cela a du sens car l’œsophage et le foie sont exposés à de nombreuses toxines environnementales ; ici, les cellules doivent délivrer le message dans un environnement bruyant. Même un faible nombre de mutations dans le cerveau a du sens car le cerveau est principalement composé de cellules qui ne se répliquent pas. »