Ostéoporose : 2 gènes responsables avec une nouvelle techniques

Des scientifiques ont exploité de puissants outils d'analyse génomique fonctionnelle pour étudier la géographie génomique en 3D. L’objectif était d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans l'ostéoporose, une maladie chronique fragilisant les os et qui affecte des millions de gens.

La découverte de 2 nouveaux gènes responsables peut ouvrir la porte à de nouveaux traitements, plus efficaces, de la prévention de l’ostéoporose. L’étude est parue dans Nature Communications.

Une analyse des interactions en 3D

Les chercheurs ont utilisé des outils à haute résolution, à la pointe de la technologie, pour analyser les interactions, à l'échelle du génome, de différents gènes dans les ostéoblastes humains, les cellules fabriquant l'os. Leurs outils d'analyse utilisent une approche multiomique, intégrant les données de la séquence du génome et les détails de la structure 3D de la chromatine pour cartographier les interactions entre les gènes promoteurs potentiels liés à la DMO et les régions abritant des variants génétiques, liés à la biologie de la DMO.

L'étude a mis en évidence deux nouveaux gènes responsables, ING3 et EPDR1, qui à leur tour ont révélé de forts effets sur les ostéoblastes humains. Bien que d'autres gènes causatifs soient possibles dans ces régions, le gène ING3 s'est particulièrement démarqué parce que le signal génétique dans cette région est le plus fortement associé à la densité osseuse au poignet, le principal site de fracture chez les enfants.

Une géographie non-linéaire

Parfois, les changements, appelés polymorphismes mononucléotidiques, ou SNP, que l'on trouve dans l'analyse pangénomique (GWAS) du génome humain, sont localisés à proximité d'un gène responsable. Le plus souvent, le signal provient d'une région non-codante de l'ADN qui régule un autre gène qui peut se trouver à des milliers de bases de la séquence ADN régulatrice.

La géographie du génome n'est pas linéaire et comme l'ADN est plié dans les chromosomes, des parties éloignées du génome peuvent entrer en contact physique l’une avec l’autre, ce qui permet des interactions biologiques clés qui modulent la façon dont un gène est exprimé. C'est pourquoi les chercheurs étudient désormais la structure tridimensionnelle du génome.

En analysant comment la chromatine, les fibres qui composent les chromosomes, est arrangée en formes spécifiques, la génomique spatiale permet de comprendre comment les gènes interagissent physiquement avec les régions régulatrices de l'ADN qui initient la transcription, processus par lequel l'ADN est copié dans l'ARN (le premier événement de l'expression génétique).

Agir tôt sur la maladie

Les études de suivi portant sur les voies biologiques affectées par ce gène ING3 pourraient constituer de nouvelles cibles thérapeutiques pour renforcer la densité minérale osseuse et, en bout de ligne, prévenir les fractures. Les chercheurs savent depuis longtemps que l'accumulation d'os pendant l'enfance (le « capital osseux ») peut améliorer la santé des os à l'âge adulte. Ce nouvel axe de recherche pourrait déboucher sur des stratégies de prévention tirant parti de ces connaissances.

Par ailleurs, l'approche analytique utilisée dans cette étude, et les atlas d’interaction des gènes en 3D, pourrait avoir une utilisation plus large pour l'étude d'autres maladies génétiques, y compris les maladies pédiatriques.