Quel est le thème de recherche de DERIVE ?
DERIVE se situe au confluent des gènes et de l'environnement.
L'objectif principal de la recherche de DERIVE est de comprendre comment les variations dans nos gènes interagissent avec l'environnement pour causer des maladies pendant le développement prénatal, postnatal et de l'enfance.
Le saviez-vous ?
Les naissances prématurées au Canada ont augmenté de 20 % au cours des deux dernières décennies et sont associées à une morbidité accrue tout au long de la vie et à des maladies chroniques apparaissant à l'âge adulte (1).
Les anomalies congénitales sont la première cause de mortalité infantile au Canada (2).
L'asthme est la maladie chronique la plus fréquente chez les enfants au Canada et est plus répandu chez les garçons que chez les filles (3,4).
Chaque année, plus de 3 000 enfants naissent mort-nés au Canada et ce chiffre n'a pas changé au cours de la dernière décennie (7).
Les maladies inflammatoires de l'intestin (maladie de Crohn et colite ulcéreuse) chez les enfants canadiens a augmenté de plus de 50 % au cours des dix dernières années et le Canada a l'un des taux les plus élevés au monde de maladies inflammatoires de l'intestin apparaissant chez l'enfant (5,6).
La plupart des maladies du développement, comme les exemples ci-dessus et d'autres, sont connues sous le nom de "maladies complexes". Cela signifie qu'il n'existe pas un seul facteur à l'origine de la maladie, et la recherche nous apprend que les maladies complexes impliquent probablement des facteurs génétiques et environnementaux. En d'autres termes, si certains gènes peuvent augmenter le risque de développer une maladie, il faut souvent un facteur environnemental pour que la condition se développe. Par conséquent, pour comprendre comment ces types de maladies se développent, nous devons étudier l'interaction entre la génétique et l'environnement.
LES FACTEURS GÉNÉTIQUES
La recherche de DERIVE tirera parti des grands ensembles de données génomiques pour identifier de nouveaux variants génétiques associés aux maladies du développement.
Les variants génétiques sont simplement des différences dans notre ADN que nous héritons de nos parents ou qui apparaissent spontanément au cours du développement. On estime que chacun d'entre nous possède entre 4 et 5 millions de variants dans son génome !
Les variants génétiques sont ce qui nous rend uniques. Par exemple, il existe un éventail de couleurs pour les yeux dans la population humaine, en raison de variants dans les gènes responsables de la couleur des yeux. Toutefois, certains variants génétiques peuvent être à l'origine de maladies. C'est le cas par exemple du variant d'un gène appelé CFTR, qui est à l'origine de la fibrose kystique, une maladie qui endommage les poumons, le tube digestif et d'autres organes.
Mais saviez-vous que la plupart des variants sont en fait « inactifs » et ne semblent pas avoir d'impact positif ou négatif sur notre santé ? Ces variants sont au cœur de la recherche de DERIVE.
Nous émettons l'hypothèse que ces variants exercent une influence sur notre réponse biologique à certaines expositions environnementales et que c'est cette interaction entre variants génétiques et environnement qui déclenche la pathogenèse des maladies du développement.
Une question fondamentale à laquelle DERIVE répondra est la suivante : pourquoi certaines personnes soumises à une exposition environnementale développent-elles une maladie alors que d'autres n'en souffrent pas ? Pensez au tabagisme : toutes les personnes qui fument ne développent pas un cancer du poumon. Comment cela se fait-il ? Des recherches récentes montrent que cela dépend du type de variants génétiques que les personnes expriment (8).
LES FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX
La recherche de DERIVE explorera comment les expositions environnementales courantes présentes dans l'air, l'eau, les aliments ou le sol peuvent interagir avec nos gènes pour provoquer des maladies du développement.
Les expositions environnementales sur lesquelles nous nous concentrons peuvent généralement être regroupées en trois catégories :
1) Les métaux lourds :
Les métaux lourds sont un groupe d'éléments naturels dont le poids atomique et la densité sont élevés. Les métaux lourds les plus courants sont l'arsenic, le plomb, le mercure, le cadmium et le chrome. On les trouve naturellement dans la croûte terrestre, mais les activités humaines telles que l'exploitation minière, les processus industriels et l'agriculture ont augmenté leurs niveaux dans l'environnement.
2) La pollution atmosphérique :
La pollution atmosphérique est la contamination de l'environnement intérieur ou extérieur par tout agent chimique, physique ou biologique qui modifie les caractéristiques naturelles de l'atmosphère. Les particules, l'ozone, le dioxyde d'azote, le monoxyde de carbone et le dioxyde de soufre sont des exemples de polluants atmosphériques.
3) Les changements climatiques :
Les changements climatiques désignent les modifications à long terme des caractéristiques climatiques de la Terre, notamment les changements de température, les précipitations et l'élévation du niveau de la mer, qui sont causés par les activités humaines, en particulier l'émission de gaz à effet de serre, tels que le dioxyde de carbone et le méthane, dans l'atmosphère.
Quelles sont les maladies étudiées par DERIVE ?
Les issues de grossesse indésirables
Les maladies infantiles
Les origines développementales des maladies
DERIVE est à la pointe de la recherche sur l'interaction complexe entre les gènes, l'environnement et le développement. Le programme de recherche de DERIVE s'articule autour de trois grands thèmes de recherche : 1) les issues de grossesse indésirables, notamment les naissances prématurées, les mortinaissances et les malformations congénitales, 2) les maladies infantiles, notamment les maladies inflammatoires de l'intestin, les troubles rénaux et l'asthme, et 3) les origines développementales des maladies apparaissant à l'âge adulte.
Notre équipe mène actuellement plusieurs projets passionnants susceptibles de transformer notre compréhension de ces domaines d'étude essentiels. Cependant, nous sommes toujours à la recherche de nouvelles méthodes innovantes pour repousser les limites du possible. Nous vous invitons à nous contacter à l'adresse derive@muhc.mcgill.ca si vous souhaitez collaborer avec nous !
Exemples de projets de recherche en cours
Des organoïdes humains pour modéliser le développement
Les organoïdes sont des structures tridimensionnelles miniatures qui constituent d'excellents modèles in vitro d'organes humains. DERIVE développe des organoïdes humains en laboratoire en utilisant des cellules souches pluripotentes induites. Ce système de modèle innovant nous permettra de tester l'impact de multiples variants génétiques et d'expositions environnementales sur le développement de divers organes, tels que les intestins, les reins et les poumons.
Effet de l'exposition in utero à des métaux lourds sur le développement des organes du fœtus
L'arsenic est un contaminant environnemental très répandu et l'un des 10 produits chimiques les plus préoccupants pour la santé publique selon l'Organisation mondiale de la santé. Bien que le Canada ait établi des réglementations pour limiter la quantité d'arsenic dans l'eau, les aliments et l'air, on estime que des millions de personnes vivent dans des zones qui dépassent ces normes. Ce projet vise à comprendre l'impact de la toxicité de l'arsenic sur l'embryogenèse et les issues de la grossesse en utilisant des modèles de souris. Outre l'arsenic, nous étudierons également d'autres métaux lourds tels que le plomb et le cadmium. Ce projet est mené en partenariat avec le Dr Koren Mann, de l'Université McGill.
Le lien entre l'exposition à la pollution atmosphérique et les effets sur le développement et les maladies
Les polluants atmosphériques constituent un risque majeur pour la santé environnementale et représentent une menace importante pour la santé humaine dans le monde entier. Les femmes enceintes et les enfants sont particulièrement vulnérables aux effets néfastes de l'exposition à la pollution atmosphérique. En utilisant les données d'exposition à la pollution atmosphérique locale, cette étude épidémiologique vise à comprendre l'impact des particules ultrafines sur les origines développementales des maladies, y compris les résultats à la naissance et l'asthme. Ce projet est mené en partenariat avec le Dr Scott Weichenthal, de l'Université McGill, et le Dr Eric Lavigne, de Santé Canada.
Identification des variants génétiques associés aux maladies du développement dans la UK Biobank
La UK Biobank est une grande base de données génétiques et de santé qui contient des informations sur plus de 500 000 personnes au Royaume-Uni. Nous tirerons parti de notre accès à cette vaste cohorte et réaliserons des études d'association à l'échelle du génome afin d'identifier de nouveaux variants associés aux maladies du développement. À la suite de ces analyses, nous confirmerons nos résultats dans des cohortes canadiennes. Ce projet est entrepris en partenariat avec le Dr Jamie Engert, de l'Université McGill.
References
1. Institut du développement et de la santé des enfants et des adolescents – Instituts de recherche en santé du Canada. https://cihr-irsc.gc.ca/f/49819.html (consulté le 15 mars 2023).
2. Statistique Canada. Tableau 13-10-0395-01. Les principales causes de décès infantiles. DOI: https://doi.org/10.25318/1310039501-fra (consulté le 15 mars 2023).
3. Asthma Canada. https://asthma.ca/wp-content/uploads/2021/06/Asthma-Canada-2020-Annual-Report.pdf (en anglais seulement, consulté le 15 mars 2023).
4. Infobase de la santé publique du Canada https://sante-infobase.canada.ca/labo-de-donnees/blogue-asthme.html (consulté le 15 mars 2023).
5. Crohn et Colite Canada. https://crohnetcolite.ca/A-propos-de-nous/Ressources-et-publications/Rapport-sur-l-impact-des-MII (consulté le 15 mars 2023).
6. The Canadian Children Inflammatory Bowel Disease Network. https://cidscann.ca/ (en anglais seulement, consulté le 15 mars 2023).
7. Statistique Canada. Tableau 13-10-0428-01. Naissances vivantes et morts fœtales (mortinaissances), selon le type de naissance (simple ou multiple) DOI: https://doi.org/10.25318/1310042801-fra (consulté le 15 mars 2023)