Génétique: nous n'héritons pas de nos quatre grands-parents de la même manière

Mais cela ne veut pas dire que ces quatre individus ont contribué à part égale. Les humains possèdent – en général – 23 paires de chromosomes: 22 paires autosomes et une paire de chromosomes sexuels (deux X chez les femmes, un X et un Y chez les hommes). Selon la loi de ségrégation de Mendel, nous recevons un exemplaire de chaque paire de notre mère (via l'ovule) et un exemplaire de celles de notre père (via le spermatozoïde). Notre génome est donc composé de deux parties égales, deux parties héritées de nos deux parents.

Deux générations en arrière, les choses deviennent plus compliquées. On pourrait penser que chacun de nos grands-parents nous a légué onze de nos quarante-quatre chromosomes autosomes (par soucis de simplicité, nous commencerons par occulter les chromosomes sexuels: si vous êtes une femme, chacun de vos parents vous a légué un chromosome X; si vous êtes un homme, votre mère vous a légué un chromosome X et vous avez reçu un chromosome Y de votre père, qui lui a été légué par son père).

La proportion de l'héritage que nous lèguent nos parents est immuable par nécessité. En revanche celle du patrimoine légué par nos grands-parents est régie par le hasard. Pour chaque chromosome hérité d'un parent donné, il y a 50% de chances qu'il provienne de votre grand-père et 50% de chances qu'il provienne de votre grand-mère. En vertu des lois de la probabilité indépendante, il y a une chance sur quatre millions pour que vos chromosomes maternels ou paternels proviennent d'un seul de vos grands-parents! De plus, du fait de la recombinaison génétique, les chromosomes ne proviennent pas directement de l'un ou l'autre de nos grands-parents: pendant les différentes divisions cellulaires qui produisent les spermatozoïdes et les cellules, les chromosomes échangent entre eux des segments et deviennent ainsi des hybrides. Vos quatre grands-parents n'ont donc certainement pas contribué à part égale à votre patrimoine génétique.

L’analyse du génome

Attention: il ne s'agit pas là simplement de théories abstraites. Sachez qu'il vous est désormais possible d'analyser le génome de votre enfant. De savoir qu'il détient 22% du patrimoine de votre mère et 28% de celui de votre père; qu'il doit 23% de son génome à la mère de votre conjoint(e), et 27% au père de ce(tte) dernier(e). Imaginez que vous pouvez savoir avec lequel de ses oncles et de ses tantes votre enfant est le plus proche sur le plan génétique. Ce n'est pas de la science-fiction, mais bien un fait scientifique.

L'année dernière, j'ai envoyé un échantillon de matériel génétique de ma fille (alors âgée de deux mois) à la société 23andMe, qui m'a expédié ensuite les résultats. Je possédais déjà le génotype de la mère, du père, de tous les oncles et tantes, et des quatre grands-parents. Autrement dit, j'avais déjà l'ensemble de son pedigree génétique à ma disposition lorsque les résultats me sont parvenus. Je l'ai donc classée sans peine dans l'album photo génomique de notre famille. Non seulement je connais la proportion des contributions génétiques de chacun de ses grands-parents, mais je sais quelles régions de son génome dérivent de quel aïeul. L'une de ses grands-mères est à moitié norvégienne; généalogiquement parlant, notre fille a donc 1/8^e de sang norvégien. J'ai toutefois rapidement découvert – à l'aide d'ensembles de données divers récoltés parmi plusieurs nationalités – que ma fille était un peu plus norvégienne que cela… génomiquement parlant. Rien d'étonnant à cela: après avoir comparé son analyse ADN avec l'ADN du reste de la famille, j'ai découvert qu'elle doit 28% de son patrimoine génétique à cette fameuse grand-mère.

Certains pourraient penser que de telles informations ne servent pas à grand-chose, sinon à satisfaire notre curiosité. Reste que les connaissances théoriques peuvent avoir un intérêt pratique. Je suis porteur d'un trouble autosomique dominant (pouvant être traité). Au printemps dernier, ma femme a demandé à notre pédiatre de dépister cette affection chez notre fille. Ce médecin a refusé de prescrire le test, sans détour, et sur un ton des plus paternalistes. Elle estimait que notre fille était trop jeune. Ma femme l'a mal pris. Le gène mutant qui provoque mon affection est bien défini. Ma femme est rentrée à la maison, et elle s'est empressée d'utiliser l'un des services proposés par 23andMe afin de savoir si notre fille avait ou non hérité de ce gène via ma mère ou via mon père. Ma mère souffre de la même affection que moi; ce qui n'est pas le cas de mon père. Le verdict fut rassurant: notre fille ne souffre – presque certainement – pas de l'affection, car elle a hérité cette région génétique de mon père. La morale de l'histoire? Les informations génétiques décentralisées peuvent récompenser la persévérance.

Tout ceci découle de mon obsession pour la génétique. Mais aussi du fait qu'il est aujourd'hui possible, pour moins de 500 dollars, d'expédier des échantillons et de recevoir, peu après, une liste d'un million de variantes génétiques. Ce qui était tout simplement inimaginable il y a dix ans. On pourrait certes rétorquer qu'il existe trois milliards de paires de base dans l'ensemble du génome humain, et que ce chiffre d'un million n'est donc guère impressionnant. Mais l'analyse se concentre ici sur les gènes qui varient parmi la population, et qui représentent une importante proportion du génome variable. La majorité des informations disponibles est banale, sans intérêt et redondante. J'ai les yeux marron foncé; ma femme a les yeux bleus. Vous ne serez donc guère étonnés d'apprendre qu'une simple vérification des variantes liées à la couleur des yeux prédit que ma fille aura les yeux marron clair (et elle a effectivement les yeux noisette).

D'autres résultats s'avèrent plus intéressants. Je suis un «non-goûteur», ce qui signifie que je suis incapable de déceler le goût du PTC – sigle du phénylthiocarbamide, un composé organique. On le retrouve souvent au lycée, en cours de SVT: on l'applique sur un papier que l'on touche du bout de la langue, afin d'illustrer la transmission récessive des caractéristiques génétiques. Ma femme a quant à elle hérité d'un exemplaire du gène «goûteur», et d'un exemplaire du gène «non-goûteur». Son père, dont les goûts culinaires sont complexes et bien arrêtés, possède deux gènes goûteurs, ce qui en fait un «super-goûteur». Autrement dit, cela signifie que ma femme perçoit les saveurs amères avec beaucoup plus d'intensité que moi –un phénomène des plus réels, dont j'ai personnellement fait l'expérience. Je peux ainsi parfaitement me passer de vinaigrette dans la salade. Des études montrent que chez les enfants, les «goûteurs» sont souvent difficiles à table, contrairement aux «non-goûteurs». Vous pourrez facilement deviner quel résultat j'appelais de mes vœux. Le hasard a exaucé mon souhait: ma fille appartient à la communauté des «non-goûteurs», comme son père!

Science ou science-fiction?

A ce stade de l'article, vous vous demandez peut-être si j'ai prédit le futur de ma fille jusqu'au moindre détail à partir de son génotype. La réponse est non. La vérité, c'est qu'il est difficile de prédire la transmission de la plupart des caractéristiques héréditaires, car celle-ci est influencée par un très grand nombre de gènes. C'est d'ailleurs pour cela que je voulais savoir desquels de ses grands-parents elle avait hérité le plus de gènes. Lorsqu'il s'agit de faire une prédiction individuelle, la plupart des gènes prédictifs influencent des caractéristiques visibles à l'œil nu (le cérumen de ma fille sera liquide!). Reste que pour un grand-parent, les informations les plus futiles peuvent sembler particulièrement importantes. Ainsi, mon père est – au grand désespoir de ma mère – très fier de sa contribution disproportionnée au patrimoine génétique de ma fille. De même, ma belle-mère est très heureuse d'occuper une si large place dans la constitution génétique du premier de ses petits-enfants.

Mais l'histoire ne s'arrête pas là. Quittons la science pour pénétrer dans le domaine de la science-fiction. L'analyse d'un million de variantes chez un enfant de deux mois a avant tout pour but d'amuser ses parents, comme le précise 23andMe dans ses documents promotionnels. Mais dans un futur – très – proche, les parents pourront avoir accès au génome de leur futur enfant in utero, de manière précise et fiable. Les personnes souhaitant obtenir les services d'un donneur de sperme pourront effectuer des simulations, leur permettant de visualiser des milliers d'enfants potentiels. Les analyses in utero aujourd'hui disponibles en sont encore à leurs balbutiements; elles permettent par exemple de détecter les anomalies chromosomiques (comme la trisomie 21). Imaginez maintenant que les parents puissent demander à un analyste génétique d'établir un récapitulatif des caractéristiques de l'enfant à naître dès la sixième semaine de grossesse. Ce récapitulatif comprendrait des caractéristiques superficielles; peut-être même des prédictions en matière de morphologie faciale. Mais il comprendra également un chiffre indiquant les charges mutationnelles des gènes ayant un fort impact sur l'enfant. Ce chiffre variera d'un fœtus à l'autre. De fait, la mutation est un phénomène assez aléatoire.

Il n'est pas bien difficile d'imaginer les conséquences que pourraient avoir ces analyses. Les parents accepteront-ils d'avoir un enfant doté d'une charge mutationnelle supérieure à ce qu'ils espéraient? Ou préféreront-ils retenter leur chance? Cette information revêtira une importance toute particulière pour les pères d'un certain âge, qui contribuent largement aux mutations génétiques de leur progéniture. La précision sera la qualité première des tests de demain. Les tests génétiques personnels disponibles aujourd'hui cherchent des variations parmi la population. L'une des applications phares de la génomique de demain proposera peut-être d'analyser les régions du génome abritant les mutations uniques d'un individu – mutations qui diffèrent de l'ADN des parents. Ces variants renferment beaucoup plus d'informations que les simples antécédents familiaux.

En matière de génomique individuelle, nous vivons aujourd'hui à l'ère des amateurs éclairés. Si vous n'êtes pas doué en informatique, une pléthore de sites Web se propose d'analyser votre généalogie. Des applications librement disponibles vous tiennent informé des derniers travaux de recherche publiés sur le variant qui vous intéresse personnellement. J'espère qu'il existera bientôt une application de smartphone proposant un flux de données et de résultats concrets. Ce n'est que lorsqu'on l'intègre de manière globale dans le cadre du quantified self que l'on tire pleinement parti de la génomique personnelle. Nous pourrions connaître le génome avec lequel nous sommes nés, mais aussi recevoir des informations régulières sur nos marqueurs biologiques et le rythme de notre activité physique. Les risques pathologiques sont souvent à la fois le fait de la génétique et de l'environnement; recevoir des informations issues de ces deux domaines pourrait ouvrir la voie à de nombreuses possibilités. Comme de bien entendu, des entrepreneurs de la Silicon Valley travaillent déjà sur des projets commercialisables sur le marché de masse.

Mon but n'est pas de prédire l'avenir de ma fille, mais de le comprendre et de le façonner de manière à ce qu'elle puisse s'épanouir. Mon propre génome m'intéresse certes un peu, mais à ma grande surprise, celui de ma fille me passionne tout autrement. Pour elle, l'avenir est indéterminé. Pour moi, l'avenir appartient déjà au passé: il a été influencé par des décisions prises à l'ère pré-génomique. Je pense que je posséderai une reproduction complète et précise de son génome avant son entrée à l'école primaire. Nous discuterons alors de nouveau d'elle – de la personne qu'elle est aujourd'hui, et de celle qu'elle souhaite devenir. Je suis généticien, pas psychologue du développement; j'aurai donc bien du mal à prédire les résultats de cette expérience-là. Mais avant que nous nous engagions sur ce chemin, il faudra que quelqu'un sorte de la caverne de l'ignorance génomique, pour s'assurer que la voie est bel et bien libre.

Article original: http://www.slate.com/articles/health_and_science/human_genome/2013/10/analyze_your_child_s_dna_which_grandparents_are_most_genetically_related.single.html