De nouvelles recherches révèlent comment les gènes hérités des Néandertaliens et des marqueurs critiques du développement comme PITX2 influencent la taille des dents, mettant ainsi en lumière l’évolution humaine et la diversité génétique.
Étude: L'expression de PITX2 et l'introgression néandertalienne dans HS3ST3A1 contribuent à la variation des dimensions des dents chez l'homme moderne. Crédit d'image : Marko Aliaksandr/Shutterstock.com
Dans une étude récente publiée dans Biologie actuelleles chercheurs explorent les mécanismes biologiques qui contribuent aux variations de la structure dentaire entre les humains.
Sommaire
La génétique des dents
L'abondance des restes dentaires et les différences flagrantes dans leur morphologie ont conduit à une étude généralisée des dents à des fins d'analyses phylogénétiques et de classification des animaux. Les caractéristiques dentaires fournissent des informations importantes sur l’histoire de la population et identifient les restes individuels et les relations génétiques.
Les couronnes dentaires sont fortement influencées par la génétique, car elles sont associées à une héritabilité de 50 à 90 %. Les études animales ont identifié plusieurs dizaines de gènes qui régulent le développement dentaire, avec quelques rares anomalies dentaires directement liées à des gènes mutés.
Des études d'association pangénomiques antérieures (GWAS) ont identifié plusieurs polymorphismes mononucléotidiques (SNP) non codants associés aux caractéristiques dentaires. Certaines études indiquent que l'implication des SNP pourrait être due à leur régulation dans l'expression des gènes effecteurs ; cependant, les mécanismes biologiques impliqués dans ces associations restent flous.
À propos de l'étude
Les auteurs de la présente étude ont utilisé une approche multiomique pour évaluer les variations de la taille des couronnes dentaires au niveau génétique. Les données sur trois mesures dentaires ont été obtenues auprès d'un groupe de Colombiens d'ascendance européenne, amérindienne et africaine.
Le diamètre mésiodistal (MDD), le diamètre buccolingual (BLD) et la hauteur des couronnes dentaires ont été mesurés. Chacune de ces mesures a montré de fortes corrélations entre les mesures dentaires pour les dents de la même classe, telles que les incisives gauche et droite, ou les canines supérieures et inférieures.
Le dimorphisme sexuel des dents était faible à modéré, alors que des corrélations modérées étaient observées avec l'âge. Des corrélations faibles à modérées ont été observées entre la BLD de la couronne dentaire et l’ascendance génétique.
Les Européens montrent des différences dans la morphologie dentaire
La morphologie dentaire différait chez les individus d'origine européenne par rapport aux autres. Le MDD et le BLD étaient tous deux plus élevés pour ceux d’ascendance africaine et amérindienne que pour ceux d’ascendance européenne.
De nouvelles régions d'association identifiées
Le GWAS a identifié 18 régions du génome associées aux dimensions de la couronne dentaire. Par exemple, trois régions étaient associées à une augmentation du MDD, trois à une augmentation de la hauteur de la couronne et deux à une augmentation du BLD.
Des associations non significatives mais concordantes ont été observées pour les dents restantes. Le locus 2q12 est significativement lié au MDD pour les dents supérieures et inférieures.
Dans une autre cohorte africaine où les mêmes SNP index ont été utilisés dans les régions associées, 13 des 17 régions nouvellement identifiées ont été testées. Sept de ces régions étaient associées à des mesures dentaires.
Un support supplémentaire est venu d'un modèle de souris. À cette fin, sur les 12 régions orthologues pour le MDD et le BLD humains, quatre se sont avérées influencer la taille molaire chez la souris.
EDAR-SNP associés
Les associations les plus fortes ont été observées avec la région autour du ÉDAR gène, qui affecte la morphologie dentaire chez les Asiatiques de l’Est. Variantes amérindiennes au ÉDAR locus étaient associés à une augmentation du MDD, plus importante pour les dents antérieures et diminuant progressivement vers l'arrière.
Des articles antérieurs ont rapporté que ÉDAR les mutations ont conduit à l'agénésie des dents principalement antérieures, ainsi qu'à l'absence d'émail au niveau des incisives. Les 17 autres loci n’ont pas été associés à la morphologie dentaire.
PITX2 et HS3ST3A1
Plusieurs régions génétiques associées à la morphologie dentaire peuvent être impliquées dans la régulation de gènes effecteurs importants. Plus précisément, PITX2 et HS3ST3A1 sont directement impliqués dans la morphogenèse des couronnes dentaires.
Pitx2 est exprimé dans l'épithélium dentaire et est considéré comme un biomarqueur des cellules nodulaires de l'émail, qui influencent le développement des dents en fonction de leur taille, de leur forme et de la forme de leurs cuspides. Les cellules nodulaires de l’émail sont également cruciales pour le développement de nombreux organes et tissus.
HS3ST3A1 et HS3ST3B1 sont des enzymes qui synthétisent des fragments héparane sulfate (HS) 3-O-sulfatés. HS3ST3A1 est exprimé dans les cellules progénitrices osseuses, le mésenchyme dentaire et les cellules nodulaires de l'émail.
Preuve d'une étude sur des souris
L'analyse du tissu embryonnaire de souris a permis d'identifier PITX2– et HS3ST3A1-des SNP associés qui chevauchaient des amplificateurs de gènes actifs dans ces types de cellules.
Les souris dépourvues de ces protéines ont présenté des changements significatifs dans la morphologie de leur couronne dentaire, parmi lesquels une perte numérique et une réduction des mesures de la taille des dents avec perte de l'une ou des deux. Pitx2 allèle, ainsi que la perte des deux Hs3st3a1 et Hs3st3b1. Ces observations confortent l’hypothèse selon laquelle ces gènes sont conservés dans la morphologie dentaire.
Introgression
SNP associés à HS3ST3A1 sont dans une séquence d’ADN introgressée à partir des Néandertaliens. Cette observation pourrait expliquer pourquoi les Européens ont des dents plus petites.
Conclusions
Les variations dans la forme, la taille et la forme des dents au sein des populations humaines modernes pourraient être attribuées à des changements adaptatifs ou à des forces neutres. Les résultats de l’étude actuelle suggèrent que les variantes génétiques affectent la taille de la couronne, mais que leurs fréquences sont différentes selon les populations.
Ainsi, EDAR-les SNP associés sont courants chez les Asiatiques de l’Est et les Amérindiens, mais pas dans d’autres populations. Amérindien ÉDAR les allèles sont associés à une augmentation généralisée du MDD avec un gradient qui diminue de l'avant vers l'arrière.
Les résultats de l'étude soutiennent également le rôle crucial de PITX2 et HS3ST3A1-HS3ST3B1 dans des dimensions et une morphologie dentaires normales
Dans l’ensemble, la présente étude démontre la valeur du multi-omique dans la compréhension du développement dentaire au niveau génétique et cellulaire, ce qui pourrait potentiellement soutenir le développement de nouveaux outils pour traiter les anomalies de la morphologie dentaire.
