Dans une récente étude publiée dans la revue Biologie des communicationsles chercheurs explorent de nouveaux locus génétiques liés à la morphologie faciale à l’aide d’études d’association à l’échelle du génome (GWAS).
Étude: Le repérage automatique identifie de nouveaux loci associés à la morphologie du visage et implique l’introgression néandertalienne dans la forme nasale humaine. Crédit d’image : image au sol/Shutterstock.com
Sommaire
La génétique des traits du visage
Le GWAS des caractéristiques faciales humaines a été utilisé pour expliquer les causes génétiques des différentes caractéristiques faciales chez les personnes. Des régions génomiques équipées d’éléments régulateurs qui sont actifs au cours du développement craniofacial ont été identifiées, dont beaucoup se chevauchent avec des gènes de développement.
Ces résultats ont été publiés principalement dans des études menées sur des personnes d’origine européenne. Plus récemment, les GWAS qui se concentrent sur les traits du visage ont inclus des populations non européennes. La caractérisation non européenne contribue à la compréhension globale de la composition génétique variable et de l’évolution des caractéristiques faciales chez l’homme.
Exemples de crânes d’un humain moderne (amérindien) et d’un homme de Néandertal (Amud 1). Les images 3D sont reproduites à l’échelle ci-dessous. La hauteur nasale (distance entre les repères nasion et sous-spinal) est représentée par une ligne rouge (homme moderne = 50,2 mm ; Néandertalien = 63,8 mm). L’image humaine moderne provient de la collection de la División de Antropología, Museo de La Plata (Argentine). L’image de Néandertal a été obtenue à partir du référentiel MorphoSource (https://www.morphosource.org/concern/media/000005749).
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs effectuent GWAS sur plus de 6 000 échantillons obtenus auprès de Latino-Américains pour analyser les traits du visage et leur relation avec les distances inter-repères.
La cohorte du Consortium pour l’analyse de la diversité et de l’évolution de l’Amérique latine (CANDELA) comprenait des échantillons de 6 486 personnes dans cinq pays d’Amérique latine. GWAS impliquait le génotypage et la caractérisation des individus pour un groupe standard de covariables.
La plate-forme de service cloud Face++ a été utilisée pour positionner automatiquement 106 points de repère placés sur des photographies frontales en deux dimensions (2D). Les chercheurs ont également calculé les coefficients de corrélation interclasses (ICC) et les distances euclidiennes médianes entre les points de repère placés manuellement, Face++ et Dlib. Face++ a placé avec précision les points de repère et a surpassé Dlib pour certains points de repère, comme l’indiquent les deux métriques.
Les distances inter-repères (ILD) ont été mesurées en déterminant les distances entre 34 repères Face++. La corrélation entre les ILD et un maximum de 11 532 785 polymorphismes mononucléotidiques (SNP) sur 5 988 individus a également été déterminée après la mise en œuvre de filtres de contrôle qualité (CQ) pour les données de phénotype et de génotype.
Les données des Asiatiques de l’Est, des Européens et des Africains ont également été analysées. Les chercheurs ont également examiné une fenêtre autour du signal d’association en 1q32.3 pour évaluer la connexion et les preuves d’introgression entre le signal d’association et l’introgression de Néandertal dans la zone à l’aide des données CANDELA.
Résultats
Un total de 301 distances ont été obtenues après avoir considéré la symétrie des visages. Les distances obtenues présentent une variation significative et suivent une distribution à peu près normale. De plus, la corrélation entre différentes distances et trois angles de tête, y compris les angles de tangage, de lacet et de roulis estimés par Face++ est significative, indiquant ainsi l’impact de la pose de la tête.
Une corrélation a également été observée entre les ILD et les covariables allant de faible à modérée. Les distances entre les points de repère 6-4, 6-2 et 8-12 ont montré la plus forte association avec le sexe. Les femmes avaient de plus grandes distances que les hommes dans trois domaines liés à la forme des sourcils.
La distance entre les points de repère 4 à 21, qui est liée à l’espacement entre le sourcil et l’œil, ainsi que les estimations de l’épaisseur des lèvres, avait la relation la plus forte avec l’âge. Chez les Européens, l’association la plus forte a été observée pour les distances faciales liées à la position du nasion, à l’épaisseur des lèvres, à la largeur de la racine nasale et à la largeur de l’aile du nez.
Un total de 42 régions génomiques étaient significativement liées à un minimum d’un ILD, avec 148 distances associées à ces 42 zones. Notamment, seules neuf de ces régions génomiques ont été signalées auparavant, alors que 16 étaient présentes sur une bande chromosomique qui n’avait pas été auparavant liée aux traits du visage.
Une nouvelle région de réplication a été identifiée en 1q32.3. La région contenait des SNP liés aux ILD D166, D203 et D233, qui affectent le point de repère 13, ainsi que les points de repère 19, 23 et 25, respectivement. La corrélation la plus significative a été trouvée entre ILD D203 et rs12564392.
La relation la plus forte notée dans le GWAS a coïncidé avec le pic d’introgression néandertalienne en 1q32.3. Les voies néandertaliennes étaient présentes dans jusqu’à 31% des chromosomes CANDELA dans cette zone. Les voies néandertaliennes avaient une association significative avec les distances D166, D203 et D223, ce qui a conduit à une augmentation de ces distances qui reflète la hauteur nasale nettement plus élevée souvent observée chez les Néandertaliens.
conclusion
Plusieurs régions du génome semblent être associées aux traits du visage via GWAS. Certaines régions chevauchent des gènes dont il a été prouvé expérimentalement qu’ils sont impliqués dans le développement craniofacial.
Notamment, la plupart des SNP liés aux traits du visage sont situés dans des régions non codantes. Ces SNP se trouvent principalement dans les éléments régulateurs du génome qui sont actifs au cours du développement craniofacial. Les nouveaux loci identifiés et leurs SNP associés présentent des caractéristiques similaires à celles trouvées dans les GWAS antérieurs de la morphologie faciale.
Les études futures peuvent également appliquer l’approche de repère automatisé utilisée dans l’étude actuelle pour analyser un plus grand nombre d’échantillons plus diversifiés. Cette recherche permettrait aux scientifiques de mieux comprendre la génétique responsable des variations faciales observées dans la population humaine mondiale.
