Des chercheurs londoniens ont identifié la base génétique des modifications de la structure et de la forme du visage et de la tête souvent observées dans le syndrome de Down en utilisant un modèle de souris. Ces changements, qui se produisent au cours du développement et impliquent un « raccourcissement de la longueur de l’arrière vers l’avant et un élargissement du diamètre de la tête », sont appelés par les scientifiques « dysmorphologie crânio-faciale ». L’équipe a découvert que la présence d’une troisième copie supplémentaire d’un gène appelé « Dyrk1a » jouait un rôle dans ces changements. Ils ont également identifié trois autres gènes susceptibles d’être impliqués.
Se manifestant dans environ une naissance vivante sur 800, le syndrome de Down est un « trouble du dosage génétique » – qui implique des changements dans le nombre de copies d’un gène.
On sait que les personnes atteintes du syndrome de Down possèdent trois copies du chromosome 21, au lieu de deux. Cependant, on ne sait pas exactement lequel des gènes dupliqués sur ce chromosome est responsable des différents aspects du syndrome.
L’auteur de l’article et biologiste moléculaire, le Dr Victor Tybulewicz, de l’Institut Francis Crick à Londres, a déclaré : « Il existe actuellement des traitements limités pour les aspects du syndrome de Down qui ont eu un impact négatif sur la santé des personnes.
Ces impacts, a-t-il expliqué, peuvent inclure « des maladies cardiaques congénitales et des déficiences cognitives, il est donc essentiel de déterminer quels sont les gènes importants ».
Il a ajouté : « Comprendre la génétique impliquée dans le développement de la tête et du visage nous donne des indices sur d’autres aspects du syndrome de Down, comme les troubles cardiaques.
« Étant donné que Dyrk1a joue un rôle clé dans la dysmorphologie crânio-faciale, il est très probable qu’il soit également impliqué dans d’autres changements dans le syndrome de Down.
Dans leur étude, le Dr Tybulewicz et ses collègues ont utilisé des techniques de génie génétique pour créer des souches de souris avec des duplications de trois régions sur leur chromosome 16 – ce qui imite les effets d’un troisième chromosome 21.
L’équipe a constaté que ces souris présentaient de nombreux traits associés au syndrome de Down, notamment des modifications de la forme du visage et du crâne.
En outre, les chercheurs ont également créé des souris avec une copie supplémentaire d’un gène connu sous le nom de « Dyrk1a », que des études antérieures ont associé à certains aspects du syndrome de Down.
La présence d’une troisième copie de Dyrk1a a entraîné chez les rongeurs une réduction du nombre de cellules dans les os situés à l’avant du crâne et dans le visage.
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Les souris dotées d’un gène Dyrk1a supplémentaire présentaient également une fusion des articulations cartilagineuses connues sous le nom de « synchondroses », situées à la base du crâne.
Cependant, lorsque la troisième copie du gène Dyrk1a était présente mais rendue inactive, ces changements ont été partiellement inversés, ce qui montre que trois copies fonctionnelles du gène sont nécessaires pour provoquer les altérations du crâne.
Sur la base de leur analyse, l’équipe a également identifié trois autres gènes spécifiques, en plus du Dyrk1a, qui, selon elle, ont probablement aussi contribué aux modifications de la forme du crâne.
Cependant, ils ont averti que des recherches supplémentaires seront nécessaires pour confirmer leur implication.
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Une partie de l’étude a consisté à utiliser des outils qui mesurent les changements de forme pour quantifier l’impact des différents gènes sur le crâne des souris.
Le co-auteur de l’article et biologiste du développement, le professeur Jeremy Green du King’s College de Londres, a déclaré : « Nous avons pu appliquer à la fois des méthodes traditionnelles et des méthodes très novatrices pour comparer des formes anatomiques complexes.
« Ces méthodes étaient suffisamment sensibles pour déceler des différences même à des stades fœtaux. Cela nous a permis non seulement de localiser les gènes responsables du syndrome de Down, mais aussi d’obtenir des indices sur la manière dont ces gènes provoquent les différences qu’ils entraînent ».
Leur étude initiale étant terminée, les chercheurs cherchent maintenant à identifier les jeux impliqués dans les malformations cardiaques et les troubles cognitifs.
Selon eux, cela nous rapprochera de la compréhension de la mise au point de traitements ciblés pour les aspects du syndrome de Down qui ont un impact sur la santé.
Les résultats complets de l’étude ont été publiés dans la revue Development.