Comment l’hérédité contrôle la forme du visage

Les variations subtiles qui définissent la forme du visage de chacun sont fortement déterminées par les amplificateurs de transcription révèle cette semaine dans « Science »*, une équipe internationale de chercheurs.

La forme du visage humain joue un rôle prédominant dans l’identité de la personne. Elle peut aussi susciter des émotions. Elle est clairement contrôlée par l’hérédité et ses malformations ont souvent des répercussions fonctionnelles et psychologiques. « La base génomique de la morphologie cranio-faciale n’est pas bien comprise et l’hypothèse a été faite qu’elle met en jeu à la fois des gènes codant pour des protéines et des séquences régulatrices de gène », indiquent Catia Attanasio du laboratoire national Lawrence Berkeley (LNLB), aux États-Unis, et ses collaborateurs. Des études antérieures chez les mammifères ont montré que les amplificateurs de transcription - des séquences d’ADN courtes qui peuvent être situées loin du gène avec lequel elles interagissent et qui augmentent ou diminuent l’expression de ces gènes –, influencent la forme de certaines structures anatomiques.

Image en 3D

Les chercheurs du LNLB qui s’intéressent aux mécanismes qui sous-tendent les variations morphologiques fines, ont voulu identifier les amplificateurs qui ont spécifiquement pour cible les gènes de la face. Pour cela, ils ont utilisé du tissu embryonnaire de souris au stade où s’opère le développement facial et y ont découvert des milliers d’amplificateurs potentiels de ces gènes. Les scientifiques ont ensuite réussi à visualiser pour environ 200 de ces amplificateurs, les régions d’activité in vivo sur des embryons de souris. Ils ont enfin créé trois souches différentes de souris dépourvue chacune d’un amplificateur distinct et connu comme étant actif durant le développement cranio-facial. Grâce à une technique de micro-tomographie, ils ont obtenu une image 3D détaillée du crâne de ces animaux à 8 semaines et l’ont comparée à celles d’animaux sauvages du même âge.

Ils ont constaté que le crâne des souris transgéniques a subi des modifications affectant plusieurs régions à la fois. Ils ont notamment mesuré des différences de longueur et de largeur de leur crâne par rapport à celui des animaux normaux. Seules des différences légères ont été observées par les chercheurs et les délétions n’ont pas provoqué de malformations telles que des fentes palatines ou des mâchoires saillantes, etc.

Étude des malformations

« Cette étude, qui a demandé cinq ans et la collaboration de chercheurs dans trois pays différents, représente une quantité de travail énorme et illustre la complexité des mécanismes génétiques qui sous-tendent le développement de la face », dit au « Quotidien », Axel Visel, chercheur au LNLB et l’un des cosignataires de la publication. C’est la première fois, soulignent encore les auteurs de l’étude, que des données expérimentales montrent que lorsque la séquence des amplificateurs est modifiée, la forme de la face est aussi modifiée.

Une majorité des amplificateurs identifiés sont au moins partiellement conservés entre la souris et l’homme. Un grand nombre d’entre eux sont situés dans des régions du chromosome humain associées à une morphologie normale du visage ou à des malformations congénitales cranio-faciales.

« Connaître l’existence de ces amplificateurs que les enfants héritent de leurs parents de la même façon qu’ils héritent de leurs gènes, connaître leur emplacement exact dans le génome humain et connaître leur mode d’activité général dans le développement cranio-facial devrait permettre une meilleure compréhension de la connexion entre la génétique et la morphologie cranio-faciale humaine », commente Axel Visel. « Nos résultats, ajoute-t-il, offrent aussi aux généticiens un point de départ pour explorer la contribution des séquences non codantes aux malformations congénitales. »

*http://www.sciencemag.org/content/342/6157/1241006