Une nouvelle étude révèle la génétique de la forme de la tête humaine

En analysant les mesures de la voûte crânienne – la partie du crâne qui forme le sommet arrondi de la tête et protège le cerveau – l’équipe a identifié 30 régions du génome associées à différents aspects de la forme de la tête, dont 29 n’ont pas été étudiées. rapporté précédemment.

“Les anthropologues ont spéculé et débattu sur la génétique de la forme de la voûte crânienne depuis le début du 20^ème siècle”, a déclaré le co-auteur principal Seth Weinberg, Ph.D., professeur de sciences buccales et craniofaciales à la Pitt School of Dental Medicine et codirecteur du Centre de génétique craniofaciale et dentaire. “Nous savions, grâce à certaines conditions humaines rares, et les expérimentations animales montrent que les gènes jouent un rôle important dans la taille et la forme de la voûte, mais on sait très peu de choses sur la base génétique des caractéristiques typiques que nous observons dans la population générale, comme ce qui rend la tête d’une personne longue et étroite plutôt que courte et large. Cette étude révèle certains des gènes clés à l’origine de la variation dans cette partie du corps humain. »

Selon les chercheurs, une application permettant de mieux comprendre les facteurs qui déterminent la variation naturelle de la forme de la tête humaine consiste à éclairer les études de paléoanthropologie, ce qui pourrait éclairer le développement précoce de l’homme moderne.

Weinberg et ses collègues ont utilisé des analyses par résonance magnétique (RM) de plus de 6 000 adolescents pour extraire les surfaces 3D correspondant à la voûte crânienne. Après avoir divisé les surfaces de la voûte 3D en sous-parties anatomiques de plus en plus petites et quantifié la forme de ces sous-parties, ils ont testé plus de 10 millions de variantes génétiques pour rechercher des preuves d’association statistique avec des mesures de forme de la voûte.

“Les études génétiques précédentes sur la voûte crânienne impliquaient un petit nombre de mesures relativement simples”, a ajouté Weinberg. “Bien que de telles mesures soient souvent faciles à obtenir, elles peuvent ne pas parvenir à capturer des caractéristiques biologiquement pertinentes. Notre analyse a utilisé une approche innovante capable de décrire la forme de la voûte 3D de manière beaucoup plus complète et nuancée. Cette approche a augmenté notre capacité à trouver des associations génétiques. “.

Une découverte importante a été que bon nombre des associations fortes sont proches de gènes qui jouent un rôle clé dans la formation précoce de la tête et du visage et dans la régulation du développement osseux. Par exemple, les variantes dans et à proximité du gène RUNX2acteur majeur dans la coordination du développement du crâne, étaient associés à de multiples aspects de la forme de la voûte.

Même si certains gènes, notamment RUNX2ont eu des effets globaux impliquant l’ensemble de la voûte, d’autres ont montré des effets plus localisés qui n’ont impacté qu’une partie spécifique de la voûte, comme le front central.

Lorsque les chercheurs ont comparé les 30 régions génomiques associées à la forme de la tête de participants d’ascendance européenne, africaine et amérindienne, ils ont constaté que la majorité des associations génétiques étaient partagées par ces différents groupes ancestraux.

Bien que l’étude se soit concentrée sur des participants en bonne santé, les résultats pourraient révéler des indices importants sur les bases biologiques des maladies impliquant la voûte crânienne, selon Weinberg.

L’une de ces conditions est la craniosténose, qui survient lorsque les os du crâne fusionnent trop tôt alors que le cerveau est encore en croissance rapide. Sans neurochirurgie, la craniosténose peut entraîner une défiguration permanente, des lésions cérébrales, la cécité et même la mort. L’équipe a montré que des variantes proches de trois gènes associés à la forme de la voûte, BMP2, BBS9 et ZIC2étaient également associés à la craniosténose, ce qui suggère que ces gènes pourraient jouer un rôle dans le développement de la maladie.

“Ce type d’étude est possible grâce à la disponibilité de ressources financées par des fonds publics”, a déclaré Weinberg. “L’étude originale qui a généré ces analyses IRM se concentre sur la compréhension du développement et du comportement du cerveau. En exploitant de manière créative ces ressources, nous avons réussi à faire progresser la découverte au-delà de cette portée originale.”

Les autres auteurs de l’étude étaient Seppe Goovaerts, Hanne Hoskens, Ph.D., Meng Yuan, Dirk Vandermeulen, Ph.D., tous de la KU Leuven ; Ryan J. Eller, Ph.D., Noah Herrick, Ph.D. et Susan Walsh, Ph.D., tous de l’Université d’Indiana-Purdue University d’Indianapolis ; Anthony M. Musolf, Ph.D., et Cristina M. Justice, Ph.D., tous deux de l’Institut national de recherche sur le génome humain ; Sahin Naqvi, Ph.D., et Joanna Wysocka, Ph.D., toutes deux de l’Université de Stanford ; Myoung Keun Lee, Heather L. Szabo-Rogers, Ph.D., Mary L. Marazita, Ph.D. et John R. Shaffer, Ph.D., tous de Pitt ; Paul A. Romitti, Ph.D., de l’Université de l’Iowa ; Simeon A. Boyadjiev, MD, de l’Université de Californie, Davis ; Mark D. Shriver, Ph.D., de la Penn State University ; et Peter Claes, Ph.D., de la KU Leuven et de l’Institut de recherche sur les enfants Murdoch.

Cette recherche a été soutenue par l’Institut national de recherche dentaire et craniofaciale (R01DE027023, R01DE016886, R03DE031061 et X01HL14053) et le programme de recherche intra-muros de l’Institut national de recherche sur le génome humain, National Institutes of Health.