Il est communément admis que les maladies chroniques comme les maladies cardiaques ou le diabète sont purement le résultat de choix de mode de vie. Bien que l’alimentation et l’exercice soient cruciaux, de nouvelles recherches révèlent une vérité bien plus complexe : nos gènes et notre environnement n’agissent pas seuls, ils interagissent de manière complexe qui modifie considérablement notre risque de maladie. Comprendre ces interactions gènes-environnement est essentiel pour ouvrir la voie à l’avenir de la médecine personnalisée.
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Au-delà des « bons » gènes et des « mauvaises » habitudes
Depuis des décennies, les scientifiques savent que notre bagage génétique et les facteurs externes influencent notre santé. Nous héritons de prédispositions, mais notre environnement et nos choix — comme l’air que nous respirons, les aliments que nous mangeons et les médicaments que nous prenons — jouent également des rôles majeurs.
Pour les maladies causées par une seule mutation génique, comme la fibrose kystique, le lien est relativement clair. Mais la plupart des maladies chroniques, comme le diabète de type 2 ou la schizophrénie, sont polygéniques, ce qui signifie qu’elles sont influencées par des centaines, voire des milliers de petites variations génétiques dispersées dans notre ADN. Tout comme pour assembler un puzzle complexe, de nombreuses pièces doivent s’assembler pour augmenter le risque.
Historiquement, étudier comment ces myriades de pièces génétiques interagissent avec d’innombrables facteurs environnementaux a été incroyablement difficile en raison de défis techniques et d’un manque de données complètes. Les chercheurs ont souvent dû les étudier isolément.
Cartographier les interactions à travers le génome
Notre recherche récemment publiée visait à combler cette lacune. Nous avons développé de nouveaux outils computationnels pour analyser de vastes ensembles de données combinant informations génétiques et données détaillées sur la santé et l’environnement. En utilisant la UK Biobank, une ressource contenant des données de medio-million d’individus, nous avons étudié comment des millions de variations génétiques influencent conjointement 33 traits complexes et maladies sous différentes conditions environnementales, incluant le tabagisme, l’alimentation et la pollution de l’air.
Au lieu de rechercher des effets rares et importants provenant d’un seul gène (comme l’exemple de l’aspirine ci-dessous), nous nous sommes concentrés sur la manière dont l’effet combiné de nombreux gènes change en fonction de l’environnement.
Le cas surprenant de l’aspirine et du cancer
Considérez la relation entre la prise régulière d’aspirine et le risque de cancer du côlon. Des recherches antérieures ont montré que l’effet protecteur de l’aspirine n’était pas le même pour tout le monde. Il était plus fort chez les personnes ayant une variation génétique spécifique qui faisait que leur corps métabolisait l’aspirine plus lentement, maintenant des niveaux de médicament plus élevés plus longtemps. C’était un exemple clair d’interaction gène-environnement où un seul gène influençait l’efficacité d’un facteur environnemental (un médicament).
Cependant, de telles interactions claires impliquant un seul gène sont rares pour la plupart des maladies complexes. Les effets des variants génétiques individuels sont généralement minuscules. Alors, comment trouver les façons subtiles dont des centaines de gènes pourraient interagir avec des expositions environnementales ?
Représentation visuelle de l'interaction entre facteurs génétiques et environnementaux pour influencer les résultats biologiques.
Trois façons dont les gènes et l’environnement interagissent
En examinant l’impact collectif des gènes à travers l’ensemble du génome, nous avons identifié trois façons distinctes dont ils interagissent avec les expositions environnementales :
- Effets différents : Parfois, le même ensemble de gènes a une force d’effet différente sur un trait en fonction de l’environnement. Par exemple, la manière dont la génétique influence le nombre de globules blancs dans le corps différait significativement entre les fumeurs et les non-fumeurs, suggérant que le tabagisme altère fondamentalement l’influence génétique sur ces cellules.
- Changement de l’héritabilité : Dans certains cas, l’influence globale de la génétique sur un trait change en fonction de l’environnement. Nous avons constaté que l’héritabilité de l’indice de masse corporelle (IMC) était plus élevée chez les personnes qui étaient plus physiquement actives. Cela signifie que si vous êtes actif, vos gènes jouent un rôle proportionnellement plus important dans la détermination de votre IMC que si vous êtes inactif. Nous avons observé des schémas similaires pour d’autres traits comme les niveaux de cholestérol et la consommation d’alcool.
- Amplification conjointe : Pour certains traits, les influences génétiques et environnementales semblent croître ensemble. Plus les gens déclaraient passer de temps à regarder la télévision, plus les facteurs génétiques et environnementaux influençant leur rapport taille-hanche augmentaient. Cela capture probablement l’interaction avec les comportements connexes comme la réduction de l’activité physique qui accompagne souvent plus de temps passé devant la télévision.
Nous avons également constaté que le sexe biologique peut agir comme un facteur dans ces interactions, influençant la manière dont les gènes affectent des traits comme le neuroticisme.
Vers des stratégies de santé personnalisées
Ces découvertes offrent un nouveau cadre pour comprendre comment nos gènes et notre environnement travaillent ensemble. Différents types d’interactions pourraient indiquer que les facteurs environnementaux altèrent différentes étapes des voies biologiques — les réseaux complexes de gènes et de molécules qui travaillent ensemble dans nos cellules.
En fin de compte, une compréhension plus approfondie de ces interactions polygéniques gènes-environnement pourrait révolutionner les soins de santé. Au lieu de conseils ou de traitements universels, les médecins pourraient un jour utiliser votre profil génétique unique combiné à des informations sur votre mode de vie et votre environnement pour prédire plus précisément le risque de maladie et recommander les stratégies de prévention ou de traitement personnalisées les plus efficaces. Imaginez savoir si des changements alimentaires, un plan d’exercice spécifique ou un médicament particulier est le plus susceptible de vous être bénéfique en fonction de la manière dont vos gènes interagissent avec ces facteurs.
Cette recherche souligne que le risque de maladie ne dépend pas seulement de la main de gènes que vous avez héritée ou de l’environnement dans lequel vous vivez — il s’agit de l’interaction dynamique entre les deux, une danse que les scientifiques commencent seulement à comprendre pleinement.