Les scientifiques dressent la carte les réseaux biologiques des gènes pour gagner des analyses neuves sur des mécanismes des maladies

Les outils logiciels novateurs ont permis aux scientifiques de construire les « plans » précis avec des réseaux de gène pour environ 400 types différents de cellule humaine et de tissu, s'échelonnant des cellules immunitaires aux tissus cérébraux, alors que des études précédentes ont été limitées à juste un ou peu de tissus. Chacun de ces réseaux décrit des centaines de milliers d'interactions de réglementation parmi des milliers de gènes, donnant le premier avis global du « système de contrôle » de diverses cellules et de tissus. L'équipe a constaté que les variants génétiques perturbent des composantes de ces réseaux en tissus spécifiques à la maladie, donnant des analyses neuves sur les mécanismes des maladies qui peuvent mener aux demandes de règlement visées qui sont plus efficaces et avoir moins effets secondaires pour le patient. Le projet a été mené par des chercheurs du service de la bio-informatique récemment formé (le bloc de contrôle de données) à l'université de Lausanne (UNIL) et de l'institut suisse d'ISB de la bio-informatique, en collaboration avec des chercheurs du centre hospitalier universitaire de Lausanne (CHUV) et de l'institut grand du MIT et du Harvard.

Les avances dans le séquençage du génome et les technologies connexes ont provoqué les grandes études qui comparent des variants génétiques entre les personnes en bonne santé et les gens à un état donné. Ces études ont avec succès recensé des milliers de variants génétiques qui sont liés aux différentes maladies. Cependant, les mécanismes par lesquels la maladie d'influence de ces variantes traite demeurent en grande partie inconnus, qui gêne actuel le progrès à de meilleurs tests diagnostique se développants et à demandes de règlement personnalisées pour des patients.

Daniel Marbach, David Lamparter et prof. Sven Bergmann (ISB, UNIL), en collaboration avec prof. Zoltán Kutalik (ISB, CHUV, UNIL) et prof. Manolis Kellis (MIT), ont maintenant tracé des réseaux des gènes de interaction qui sont perturbés par des variantes de la maladie avec la définition sans précédent en travers des centaines de types et tissus de cellule humaine.

Régions de réglementation mal comprises

« Le défi est celui plus de 90% du mensonge de variantes de la maladie en dehors de des gènes, dans les régions du génome qui sont » Marbach encore mal compris disent. « Ces régions peuvent avoir des fonctionnements de réglementation, qui sont parfois perturbés par des variants génétiques. Les choses deviennent bien plus compliquées pendant que les relations de réglementation peuvent varier entre différents types de tissu. Par exemple, un certain gène peut activer un autre dans le foie, mais pas au coeur. »

L'équipe a ainsi abordé la tâche ambitieuse de produire les « plans » précis des réseaux de réglementation qui règlent l'activité des gènes dans un tissu donné. Les caractéristiques d'un consortium international de recherches (FANTOM) ajouté aux techniques nouvelles d'analyse leur ont permises de produire la plus grande collection de tels réseaux jusqu'à présent, décrivant les interactions de réglementation parmi plus de 19.000 gènes dedans de près de 400 types et tissus de cellule humaine. L'étude donne ainsi le premier avis complet des pouvoirs réglementaires en travers d'une large gamme de cellules et de tissus.

Prise de l'inspiration des réseaux sociaux

L'hypothèse fondamentale était que les variants génétiques peuvent influencer les gènes qui sont branchés dans les réseaux de réglementation des tissus qui sont spécifiques à certaines maladies. Pour évaluer leur hypothèse, les chercheurs ont employé des techniques assimilées à ceux appliquées aux réseaux sociaux aux informations de gain sur des usagers sur la base de leurs interconnexions. Mais dans ce cas, ils avaient l'habitude les réseaux biologiques pour obtenir des informations sur les gènes qui peuvent mener aux maladies.

Dans une grande étude comprenant des caractéristiques génétiques pour divers neurodegenerative, psychiatrique, lié immunisé, cardiovasculaire et des troubles métaboliques, les chercheurs a constaté que les variantes de la maladie affectent souvent des groupes de gènes qui ont été en masse interconnectés dans les réseaux de réglementation, confirmant leur hypothèse. D'ailleurs, ces parties du réseau affectées indiquées exactement avec les types ou les tissus remarquables de cellules de précision qui sont impliqués dans des procédés de la maladie. « Par exemple, les gens avec la schizophrénie se sont avérés pour avoir des variants génétiques qui perturbent les gènes de interaction en tissus cérébraux qui sont responsables du comportement cognitif et émotif, tandis que les gènes de choc d'associé à l'obésité de variants génétiques qu'interactif en tissus du système intestinal » Marbach dit.

Vers de meilleures demandes de règlement visées

« Notre travail prouve que les plans précis des réseaux de gène pour différents tissus seront de valeur énorme pour avancer notre compréhension de la façon dont les maladies commencent et progressent, qui est essentiel pour concevoir des demandes de règlement visées et pour recenser les groupes patients qui réagissent à ces demandes de règlement dans un réglage personnalisé de médicament, » conclut prof. Bergmann.

Source:

University of Lausanne