Exploiter l’évolution humaine pour faire progresser la médecine de précision


Les humains évoluent toujours et Tatum Simonson, PhD, fondateur et codirecteur du Center for Physiological Genomics of Low Oxygen à la faculté de médecine de l’Université de Californie, prévoit d’utiliser l’évolution pour améliorer les soins de santé pour tous.

Sa dernière recherche, publiée le 9 février 2024 dans Avancées scientifiques, révèle qu'une variante génétique chez certains peuples andins est associée à une réduction du nombre de globules rouges à haute altitude, leur permettant de vivre en toute sécurité en haute montagne dans des conditions de faible teneur en oxygène. Le laboratoire de Simonson à l'UC San Diego applique ces résultats pour comprendre s'il peut y avoir une composante génétique expliquant pourquoi certaines personnes souffrant d'apnée du sommeil ou de maladies pulmonaires telles que la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) s'en sortent mieux que d'autres.

Simonson a expliqué : « Certaines personnes atteintes de BPCO respirent beaucoup et maintiennent une saturation en oxygène plus élevée. D'autres personnes atteintes de la même maladie ne respirent pas autant et leur saturation en oxygène est faible. Les chercheurs soupçonnent qu'il pourrait y avoir des différences génétiques sous-jacentes à cette variation, similaire à la variation que nous trouvons dans les voies importantes pour la détection de l’oxygène et les réponses sous-jacentes à la sélection naturelle à haute altitude.

Nos cellules ont besoin d'oxygène pour survivre. Lorsqu’il n’y en a pas assez dans l’environnement, notre corps produit des globules rouges supplémentaires qui transportent l’oxygène dans tout le corps. Cependant, un excès de globules rouges crée une condition dangereuse appelée érythrocytose excessive (EE), qui rend le sang visqueux, ce qui pourrait entraîner un accident vasculaire cérébral ou une insuffisance cardiaque.

Ses recherches antérieures ont montré que de nombreux Tibétains vivant dans les montagnes et exposés à des situations de faible teneur en oxygène naissent avec des mécanismes innés qui les protègent des mauvais résultats en haute altitude, notamment la surproduction de globules rouges. Cela est dû en partie aux changements dans la réglementation du EPAS1 gène, qui abaisse les concentrations d’hémoglobine en régulant la voie qui répond aux changements dans les niveaux d’oxygène. Les progrès de la génétique ont montré que les Tibétains modernes ont reçu cet avantage génétique de leurs ancêtres qui se sont mélangés avec des humains archaïques vivant en Asie il y a des dizaines de milliers d'années – une histoire évolutive unique confinée à cette population.

Pour ses dernières recherches, le Dr Simonson, qui est également titulaire de la chaire John B. West Endowed en physiologie respiratoire et professeur agrégé à la Division des soins pulmonaires, intensifs, de médecine du sommeil et de physiologie de la faculté de médecine de l'UC San Diego, a zoomé sur le EPAS1 région du génome. Elle et son équipe se sont concentrées sur une mutation du gène présent chez certaines personnes vivant dans les Andes mais absent dans toutes les autres populations humaines. En analysant des génomes andins entiers, ils ont découvert une tendance autour de cette variante suggérant que le changement génétique, qui modifie un seul acide aminé dans le produit protéique, s'est produit par hasard, relativement récemment (il y a 9 000 à 13 000 ans) et s'est propagé très rapidement. rapidement à travers des centaines de générations au sein de la population andine.

Semblables aux Tibétains, les EPAS1 Le gène est associé à une diminution du nombre de globules rouges chez les Andins qui le possèdent. Cependant, les chercheurs ont été surpris de constater que la variante fonctionne d’une manière complètement différente de la version tibétaine du gène ; plutôt que de réguler ses niveaux, la variante andine modifie la constitution génétique de la protéine, modifiant l’ADN de chaque cellule.

“Les Tibétains ont, en général, une concentration d'hémoglobine moyenne plus faible, et leur physiologie gère un faible taux d'oxygène de manière à ne pas augmenter leurs globules rouges à des niveaux excessivement élevés. Nous avons maintenant les premiers signes indiquant que les Andins vont également sur cette voie, impliquant le même gène, mais avec un changement codant pour la protéine. L'évolution a fonctionné dans ces deux populations, sur le même gène, mais de manières différentes”, a déclaré Simonson.

Cette étude illustre une approche actuelle de la recherche qui relie les cibles génétiques de la sélection naturelle à des gènes de maladies complexes – comprenant, par exemple, comment la variation génétique naturelle contribue aux réponses adaptatives et inadaptées à un faible taux d'oxygène, comme le révèle cette étude.

Dans le laboratoire de Simonson, cela signifie déterminer quels gènes cibles en aval sont activés en réponse à un faible taux d'oxygène, entre autres choses. Simonson a déclaré: “Cet article montre un gène associé à un phénotype particulier, mais nous pensons que de nombreux gènes et composants différents du transport de l'oxygène sont impliqués. Ce n'est qu'une pièce de ce puzzle et pourrait fournir aux chercheurs des informations pertinentes pour d'autres populations.”

Simonson et son équipe travaillent avec des populations latino-américaines à San Diego et El Centro, en Californie, ainsi qu'à Tijuana et Ensenada, au Mexique, en les emmenant à haute altitude et en enregistrant leur respiration lorsqu'elles sont éveillées et endormies. Ils croisent leurs découvertes avec des bases de données accessibles au public pour déterminer si les découvertes qu'ils ont faites chez les Andins se retrouvent également chez les Latinos locaux qui peuvent partager certaines variantes génétiques avec les Andins.

“En médecine de précision, il est important de reconnaître les variations des antécédents génétiques, en particulier dans les populations historiquement peu étudiées”, a déclaré Simonson. “Si nous pouvons trouver des facteurs génétiques partagés dans les populations vivant dans un environnement extrême, cela pourrait nous aider à comprendre les aspects de la santé et de la maladie dans ce groupe et dans ces groupes plus localement. De cette manière, cette étude vise à faire avancer la recherche et à parvenir à une approche personnalisée et globale. approches médicales dans les cliniques ici à San Diego.

Les co-auteurs de l'étude comprennent Elijah S. Lawrence, Wanjun Gu, James J. Yu, Erica C. Heinrich, Katie A. O'Brien, Carlos A. Vasquez, Quinn T. Cowan, Patrick T. Bruck et Kysha Merchant, Mona Alotaibi , Tao Long , James E. Hall , Stephen A. Moya , Marco A. Bauk , Jennifer J. Reeves , Mitchell C. Kong , Rany M. Salem , Keolu P. Fox , Atul Malhotra , Frank L. Powel , Mohit Jain et Alexis C. Komor à l'UC San Diego, Ryan J. Bohlender, Hao Hu et Chad D. Huff au MD Anderson Cancer Center de l'Université du Texas ; -Mujica, Daniela Bermudez, Noemi Corante et Francisco C. Villafuerte à l'Université de Cayetano Heredia, Eduardo Gaio de l'Université du Brésil, Veikko Salomaa et Aki S. Havulinna de l'Institut finlandais pour la santé et le bien-être social et Andrew J. Murray de l'Université de Cambridge et Gianpiero L. Cavalleri du Royal College of Surgeons d'Irlande.

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