Quels gènes nous aident à lire ?

2019/03/01 Carrión Castillo, Amaia - Max Planck Institute for Psycholinguistics-eko ikertzailea Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Genetika

Lire est une tâche totalement intégrée dans notre quotidien. Les uns plus, les autres moins, mais qui ne regarde pas les titres du jour des journaux? Qui ne reçoit pas tous les jours de nombreux e-mails, whatsapp et similaires? Bien que la lecture dans notre environnement était une pratique habituelle, seule une minorité avait cette capacité à d'autres époques et endroits. Même dans les sociétés alphabétisées, où grâce aux écoles, nous avons tous reçu cette formation spécifique pour apprendre à lire, lire n'est pas aussi facile qu'on le croit pour tous. Le but de cet article est d'analyser l'influence que les facteurs génétiques peuvent avoir sur la capacité de lecture.

Lisons-nous tous pareil ?

Quand un enfant lit pire que ce qu'on attendait pour son âge, son éducation et son intelligence (c'est-à-dire en commettant plus d'erreurs que nécessaires ou plus lentement), on le considère comme un dyslexique. Bien que la définition ne soit pas entièrement consensuelle, une définition d'exclusion est généralement acceptée: la difficulté à lire chez une personne dyslexique ne doit pas être la conséquence d'autres facteurs (par exemple: faible niveau d'intelligence ou manque de ressources pour apprendre). Selon la population, la dyslexie a une prévalence de 5-10%. C'est-à-dire, dans une chambre de vingt enfants, un ou deux auraient du mal à lire.

Bien que la dyslexie soit considérée catégoriquement, elle peut aussi être considérée comme la partie inférieure d'un continuum (figure 1). En fait, comme avec d'autres caractéristiques (hauteur, par exemple), il y a des gens qui lisent mieux que d'autres (ou certains sont plus élevés que d'autres); la plupart ont un niveau moyen (la plupart ont une hauteur moyenne), mais il y a aussi des gens qui ont un niveau assez inférieur à la moyenne (par rapport à la hauteur ils sont plus bas). Ces dernières seraient considérées comme dyslexiques. D'autre part, il y en a d'autres qui lisent beaucoup mieux que la moyenne (par exemple, aussi haut que les joueurs de basket-ball), mais n'ayant pas de problèmes, nous ne les incluons pas dans une catégorie particulière. Dans cet article nous traiterons la dyslexie comme reflet de la basse lecture.

Il existe de nombreuses étapes à prendre pour illustrer la génétique de la lecture : premièrement, (1) clarifier si les gènes sont affectés, puis (2) identifier les parties significatives du génome et enfin (3) analyser les conséquences de la variabilité au niveau de l'ADN présent dans ces parties.

Quelle est l'importance de la génétique?

L'influence des gènes sur une caractéristique est calculée en comparant les différences entre les jumeaux monozygotes (identiques) et les jumeaux digotiques (semblables mais non identiques).

Figure . Image de la distribution d'une caractéristique continue. Sur l'axe X, il y a une variabilité de caractéristiques qui apparaissent en rouge les extrémités de la variabilité. La ligne discontinue représente le seuil conventionnel. Si nous considérons la dyslexie comme l'extrémité basse de la lecture, nous classerions comme dyslexique ceux qui se trouvent au-dessous du seuil.

En fait, les jumeaux monozygotes proviennent d'un seul zygote et contiennent 100% du matériel génétique. Les jumeaux digotiques, quant à eux, proviennent de différentes cigarettes et, comme d'autres frères, ils partagent 50% de l'ADN. Les deux types de jumeaux permettent une conception expérimentale appropriée, car en plus de l'ADN ils partagent la plupart des facteurs de l'environnement (naissance le même jour, ambiance à la maison, alimentation, école, etc. ). Par conséquent, lors de l'analyse d'une caractéristique particulière (par exemple hauteur ou dyslexie), si les jumeaux monozygotes sont plus semblables aux digotiques, on peut penser que cette plus grande similitude est due à un ADN supplémentaire (50% restant) égal.

Cette mesure nous permet de savoir quel pourcentage de variation d'une caractéristique peut expliquer la variation génétique. Certaines études ont estimé qu'en utilisant la conception des jumeaux, les gènes représentent entre 30% et 80% de la lecture. Nous savons donc que la dyslexie et la lecture sont également conditionnées en partie par des facteurs génétiques.

Quels sont ces facteurs génétiques et de quel type ?

Les études menées pendant près de vingt ans ne nous ont pas fourni de réponses faciles. Plusieurs gènes ont été liés à la lecture et la dyslexie (les noms des plus connus sont ROBO3, DYX1C1, KIAA0319, DCDC2 étant) et, en reprenant la biologie de ces gènes, certains processus qui sont importants dans le cerveau capable de lire efficacement ont été identifiés. Par exemple, ils ont vu que certains de ces gènes sont importants pour que tout au long du développement les neurones migrent vers leur couche correspondante de cerveau. Cependant, il n'est pas encore clair comment les pièces de ce puzzle correspondent pour créer un cerveau avec une capacité de lecture.

Variation normale ou anormale ?

Si nous comparons les génomes de deux personnes (c'est-à-dire tout leur matériel génétique), nous observons qu'il y a beaucoup de différences dans leur séquence d'ADN. Comprendre l'influence de ces différences génétiques sur la biologie est l'un des principaux défis de la génétique moderne, car si elles l'affectent, beaucoup d'entre eux sont sans conséquences.

Figure . Schéma des types de variations génétiques qui peuvent affecter la capacité de lecture. (a) La distribution des deux variétés génétiques communes (étoiles) est représentée. Si les personnes à faible lecture présentent plus de ces variantes, ces variantes génétiques agissent comme des facteurs de risque et ont de petits effets additifs. (b) Image d'une famille de six membres. Les carrés sont des hommes et ronds sont des femmes. En noir, membres avec une dyslexie diagnostiquée; en blanc, membres sans dyslexie. L'étoile représente une variante génétique atypique, qui ont leur famille avec dyslexie.

Pour faciliter cette interprétation, il est important de tenir compte de la fréquence des variations génétiques. En fait, la fréquence d'une variante au niveau de la population fournit indirectement des informations importantes. La majeure partie de la variation génétique qui détermine notre hauteur, par exemple, est normale (à haute fréquence). Chaque changement a très peu d'incidence et agit comme un facteur de risque. Beaucoup de ces facteurs génétiques ont une influence supplémentaire sur la hauteur. Par ailleurs, si un certain changement d'ADN affecte directement une maladie ou une caractéristique (par exemple, le parkinson ou la dyslexie), la fréquence de cette variante doit être inférieure à celle de la caractéristique qui la produit (dans le cas du parkinson, 0,04-0,1%, dans celui de la dyslexie, 5-10%). Si ce n'était pas le cas, au niveau de la population, il y aurait des gens qui ne développent pas la maladie mais qui ont ce changement et la causalité de la variation serait en doute.

Dans le cas de la lecture et de la dyslexie, elles peuvent influencer les variations génétiques normales et anormales (figure 2). Prenant comme point de départ les changements extraordinaires, nous avons cherché de nouveaux gènes.

Chasse aux gènes liés à la dyslexie

Compte tenu de la prévalence de 5% de la dyslexie, il convient de noter que dans certaines familles la moitié de leurs membres (50%) sont dyslexiques. Par conséquent, nous pouvons penser que dans ce type de familles il peut y avoir une variation génétique exceptionnelle qui a une grande influence sur la dyslexie. Nous avons étudié deux familles qui ont eu plus de dix dyslexiques en trois générations pour rechercher de nouveaux gènes qui peuvent influencer la dyslexie.

Tout d'abord, dans chaque famille, nous avons défini quelles zones du génome de dyslexiques sont égales en utilisant la technique d'analyse appelée linkage. D'autre part, nous avons profité du séquençage du génome pour connaître tout le code génétique de certains membres de la famille. En combinant l'analyse Linkage et le séquençage, on peut observer la variation à ces intervalles où les dyslexiques d'une famille sont égaux, en décrivant la variation génétique que seuls les ont ou qui a une faible fréquence dans la population.

Dans l'une des familles, l'analyse linkage (qui apparaît dans la figure 3 sous le nom de DYX9) a mis en évidence une partie du chromosome X, mais dans cette zone nous n'avons pas vu de variations anormales qui affectent les protéines (et peuvent donc avoir des conséquences sur la cellule). La variation en dehors des gènes a également été étudiée pour rechercher une variante génétique qui pourrait influencer la régulation des gènes, mais elle n'a pas été trouvée. Bien qu'il semble suivre les règles de Mendel, il est possible que le facteur génétique qui provoque la dyslexie dans cette famille ne soit pas le seul changement génétique.

Dans la deuxième famille, nous avons réalisé le même type d'analyse. Sur le septième chromosome, nous avons trouvé une zone d'intérêt, la onzième de 13 familles dyslexiques et celle qu'aucun des autres membres n'a. Dans les gènes de la zone, on ne trouvera pas de variations qui pourraient affecter les protéines, mais on a trouvé deux variantes qui pourraient affecter la régulation des gènes. Ces variantes se trouvent dans la zone du gène SEM3C. Ce gène est intéressant car il influence l'organisation du cerveau, comme d'autres gènes liés à la dyslexie. Cependant, la variation génétique trouvée n'est pas tout à fait rare, car elle présente une fréquence de 1% dans la population générale. Par conséquent, nous ne pouvons pas conclure que cela servira à expliquer complètement la dyslexie de cette famille, car si tel était le cas, 20% des cas de dyslexie devraient apparaître. Cependant, il est possible que dans cette famille la dyslexie soit la conséquence de cette variation et de l'interaction d'autres facteurs.

Figure . Représentation du génome en chromosomes (une rangée par chromosome). Les zones liées à la dyslexie sont marquées en orange. Les zones les plus importantes sont appelées DYX1-DYX9. Il y a des centaines de gènes dans chaque zone.

Vérifier les pièces du puzzle

Les gènes influencent plus d'aspects que prévu. Parmi elles, la lecture et d'autres activités culturelles. Comme dans de nombreuses autres caractéristiques, les facteurs génétiques qui influencent la lecture sont hétérogènes: d'une part, les changements normaux peuvent conduire à des effets mineurs supplémentaires (comme c'est le cas avec la hauteur), et d'autre part, les changements à basse fréquence peuvent avoir un impact plus grand (chez les familles avec de nombreux dyslexiques, par exemple).

La révolution technologique de ces dernières années a permis de développer la connaissance de la variation génétique à grande vitesse. Bien qu'il soit facile de savoir quelle est la séquence de codes ADN, il n'est pas facile de comprendre la signification du code. Les nouvelles technologies permettent d'identifier de nouveaux gènes qui peuvent influencer la lecture (ou la dyslexie qui la définit) et peuvent être le point de départ pour analyser le mécanisme biologique de cette capacité.

Il est difficile de résumer l'influence des changements génétiques courants décrits jusqu'ici, car nous sommes immergés dans le bruit qui provoquent des échantillons relativement petits. Dans les années à venir, grâce à la collaboration entre chercheurs, le défi sera d'augmenter les échantillons (jusqu'à plus de 10.000 personnes). Ces grands nombres nous permettent de différencier du bruit statistique les effets de la variation normale.

Le prochain défi sera de chercher un mécanisme biologique qui explique le reflet des facteurs génétiques dans la lecture. Ainsi, peu à peu, nous comprendrons mieux pourquoi il nous coûte plus de lire les uns que les autres.

Références

Travail présenté aux prix CAF-Elhuyar.