Des chercheurs de l'Hôpital pour enfants de Philadelphie (CHOP) ont révélé d'importantes composantes génétiques qui affectent la densité osseuse chez les enfants et les adolescents. Ces informations pourraient aider à identifier les patients pédiatriques qui pourraient bénéficier de stratégies visant à améliorer leur santé osseuse à un âge précoce, les aidant ainsi à maintenir des os sains et à prévenir les fractures à l'âge adulte.
De nombreux enfants subissent des fractures dues à des accidents et se rétablissent rapidement, mais il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les enfants peuvent avoir des os faibles ou risquer de développer des os fragiles. Les problèmes de santé chroniques, les restrictions alimentaires et l’utilisation de stéroïdes ont tous un impact sur le métabolisme minéral osseux. La génétique joue un rôle supplémentaire, et bien que la plupart des études aient été menées sur des adultes pour lesquels une fracture pourrait mettre la vie en danger, le rôle que joue la génétique dans l'incidence sur la densité minérale osseuse pendant l'enfance a été historiquement beaucoup moins compris. Deux études récentes menées par des chercheurs du CHOP ont exploré l'importance des informations génétiques et génomiques pour comprendre le développement osseux pédiatrique.
La première étude, publiée dans la revue Biologie du génomeont examiné les signaux génétiques associés à la densité minérale osseuse qui avaient été précédemment identifiés par des études d'association pangénomique (GWAS) chez des adultes et des enfants. Des études antérieures n’avaient pas permis d’identifier un gène causal lié à ces signaux.
La compréhension du gène causal était liée à la dynamique entre les ostéoblastes, qui forment du nouveau tissu osseux, et les ostéoclastes, qui décomposent l'ancien tissu osseux. Lorsque les enfants grandissent, les ostéoblastes sont beaucoup plus actifs pour contribuer à une bonne croissance osseuse.
Les chercheurs ont utilisé CRISPRi – qui aide à faire taire l’expression des gènes sans couper l’ADN comme les thérapies basées sur CRISPR – et ont identifié quatre gènes (ARIDE5B, CC2D1B, FEI4G2et NCOA3) liés aux ostéoblastes et à leur capacité à mûrir. De plus, les chercheurs ont découvert que de nombreux signaux génétiques associés à la densité minérale osseuse présentent également leurs effets sur d’autres tissus, ce qui indique que la densité osseuse pourrait signifier d’autres problèmes de santé potentiels.
« Grâce à ces informations, nous espérons pouvoir étudier plus avant ces signaux spécifiquement en pédiatrie et aider à identifier les enfants les plus susceptibles de subir une fracture afin d'optimiser leur santé osseuse à vie », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Struan FA Grant, PhD, directeur du Centre de génomique spatiale et fonctionnelle et de la chaire Daniel B. Burke pour la recherche sur le diabète au CHOP.
La deuxième étude, publiée dans le Journal de recherche osseuse et minéralea utilisé un score de risque polygénique appelé vitesse du son génétique quantitative par ultrasons (gSOS). Le gSOS avait déjà été utilisé pour étudier le risque de fracture chez les adultes, et les chercheurs du CHOP ont cherché à déterminer s'il était associé à la santé des os chez les enfants. Cette étude a utilisé deux études observationnelles et des données génétiques associées, l'étude sur la densité minérale osseuse chez l'enfant (BMDCS) ainsi que des données du Centre de génomique appliquée de CHOP couvrant plus de deux décennies.
L’étude a révélé qu’un score gSOS plus élevé était associé à une densité minérale osseuse plus élevée au niveau de plusieurs sites squelettiques et à un risque réduit de fracture dans les deux études observationnelles. Ceci est particulièrement important puisque l'enquête des chercheurs a pris en compte un large éventail de facteurs, notamment le sexe, le stade de la puberté, les niveaux de calcium dans l'alimentation, la taille, le poids et l'IMC, ainsi que les accidents ayant pu entraîner des fractures.
Notre étude a révélé que la génétique représente un élément puissant de la densité osseuse tout au long de la vie. Nous avons été très surpris de voir que le score de risque polygénique pouvait prédire avec précision quels patients étaient les plus susceptibles de subir une fracture, même en tenant compte des activités normales de l'enfance que nous associons le plus étroitement aux fractures.
Babette S. Zemel, PhD, auteur principal de l'étude, professeur de pédiatrie à CHOP
Les deux méthodes pourraient potentiellement être utilisées pour améliorer la santé des os plus tôt dans la vie. Même si une bonne alimentation et une activité physique régulière, en particulier des sports comme le volley-ball et le basket-ball, sont importantes pour la santé des os, a déclaré Zemel, elles restent particulièrement utiles pour améliorer la santé des os, même si le risque génétique de fracture est élevé.
La première étude a été soutenue par le Gates Grubstake Award de l'Université du Colorado, la National Science Foundation accorde les subventions DMS 2113072 et DMS 2310654, les National Institutes of Health accordent R01AI154773, R01DK122586, UL1 TR001878, R01 HD100406, R01 AG072705 et UM1. DK126194, la chaire de la famille Henry Ruppenthal pour la bio-ingénierie et la chirurgie orthopédique et la chaire Daniel B. Burke pour la recherche sur le diabète.
La deuxième étude a été financée par les subventions R01HD100406, R01HD58886 et UL1TR000077 des National Institutes of Health, ainsi que par la chaire Daniel B. Burke pour la recherche sur le diabète. L'étude sur la densité minérale osseuse chez l'enfant (BMDCS) a également été soutenue par les contrats N01-HD-1-3228, -3329, -3330, -3331, -3332, -3333 de l'Institut national Eunice Kennedy Shriver de la santé infantile et du développement humain.
