Votre chien est aussi le meilleur ami des généticiens

À Rennes, une équipe travaille sur la diversité et l'histoire génétique des races canines, fortement influencées par l'intervention humaine : comment expliquer qu'une même espèce puisse aujourd'hui regrouper un chihuahua de 2 kg et un dogue allemand qui en pèse 80 ? Ou encore, que certaines races soient sujettes à des maladies spécifiques ? Comprendre les mutations à l'œuvre chez le chien peut éclairer la manière dont un organisme acquiert sa morphologie, ainsi que la similarité d'origine entre certaines pathologies canines et humaines.
Étudier les mutations génétiques chez les chiens permet aussi de mieux comprendre les maladies affectant les humains, et leur évolution. Friends Stock, shutterstock

Le chien est le meilleur ami de l’Homme, et cette amitié remonte à très longtemps. En effet, le chien Canis Lupus familiaris, est la première espèce animale domestiquée par l’homme, bien avant les vaches ou les moutons. Tous les chiens partagent un ancêtre commun avec les loups. Les premiers « chiens-loups » auraient été domestiqués il y a environ 15 000 à 30 000 ans, probablement pour l’aider dans la chasse ou la défense face à d’autres animaux, mais aussi pour bénéficier de la protection et la nourriture des hommes. Mais c’est seulement au cours des deux siècles derniers que les races modernes que nous connaissons aujourd’hui ont véritablement été créées, avec aujourd’hui plus de 400 races répertoriées à travers le monde.

Un modèle d’étude unique et naturel pour la recherche en génétique

Pourquoi le chien est-il un bon modèle en génétique ? Le chien est proche de l’espèce humaine en termes de similarités génétiques et il partage aussi son environnement, sa nourriture, ses stress, et parfois même son canapé ! Le chien développe de nombreuses maladies génétiques similaires à celles de l’espèce humaine, par exemple l’ichtyose du Golden Retriever, dont les gènes et la physiopathologie sont similaires.

Contrairement à d’autres modèles classiques utilisés pour la recherche en génétique, tels que la souris ou bien les drosophiles, nous n’avons pas de chiens au laboratoire. Nous travaillons en lien étroit avec les propriétaires de chiens, les éleveurs, les clubs de races et bien sûr les vétérinaires, qui réalisent des prélèvements, dans le cadre du parcours de soin de leurs patients chiens et avec l’autorisation du propriétaire. C’est à partir de ces prélèvements sanguins fournis par les vétérinaires, de chiens atteints de maladies génétiques et de chiens indemnes que nous réalisons les analyses génétiques.

Le chien est un modèle « naturel » : nous travaillons sur des spécificités naturellement présentes chez les chiens, et particulièrement fréquentes dans certaines races, indiquant une origine génétique. En effet, certaines races sont par exemple prédisposées à développer des maladies génétiques complexes – comme la dysplasie de la hanche, des cancers, des maladies immunitaires par exemple – ou encore des maladies plus « simples », comme des rétinopathies, des épilepsies, des maladies dermatologiques notamment. Les mutations responsables de ces maladies ont en effet été involontairement sélectionnées par l’Homme lors de la création des races canines.

Les chiens peuvent présenter des maladies génétiques similaires à celles des humains. Nathalie Spehner/Unsplash, CC BY

Nous recherchons ainsi dans l’ADN de ces chiens quels pourraient être les gènes et leurs allèles (version maternelle ou paternelle d’un gène) impliqués dans ces maladies. L’objectif étant ensuite de transférer nos découvertes à l’espèce humaine en collaborant notamment avec des équipes travaillant sur les mêmes maladies en médecine humaine, afin d’apporter des réflexions, connaissances et un bénéfice médical aux deux espèces.

Pour ce faire, nous avons dès les années 2000, constitué une collection d’échantillons d’ADN, à partir des prélèvements sanguins et de tissus fournis par les vétérinaires. Puis, cette collecte s’est organisée et structurée et nous avons maintenant un CRB : « centre de ressources biologiques » comportant plus de 32 000 ADN de chiens et 6 500 tissus – le centre de ressources biologiques Cani-DNA. Piloté par la Dr Catherine André, ce centre de ressources biologiques, en réseau avec les quatre Écoles Nationales Vétérinaires, la société Antagene et l’association française des vétérinaires praticiens, l’AFVAC, est d’envergure nationale, avec une lisibilité internationale.

L’idée que le chien constitue un modèle unique et particulièrement intéressant en génétique a été vraiment concrétisée en 2005, à la suite du séquençage de l’ADN d’un boxer au Broad Institute, aux États-Unis. Depuis, une communauté de 200 chercheurs travaille sur la génétique non seulement des maladies communes au chien et à l’Homme, mais aussi sur la morphologie, les comportements, ou l’espérance de vie.

Un compagnon pour la recherche fondamentale

Ce qui frappe lorsqu’on regarde les 350 races canines, c’est l’incroyable diversité qui existe en termes de taille, couleur, pelage, alors qu’il s’agit d’une seule et même espèce. On trouve aujourd’hui de toutes petites races de chiens mesurant une dizaine de centimètres et pesant à peine 2 kilogrammes comme le Chihuahua, mais aussi des races géantes, comme les Dogues allemands, mesurant plus de 80 centimètres au garrot pour un poids supérieur à 80 kilogrammes.

Une mutation menant à la grande variété de taille chez les chiens a été identifiée. Elle date d’avant la domestication des chiens par les humains. Hannah Lim/Unsplash, CC BY

Cette grande variabilité morphologique sous-tend donc que de nombreuses mutations de gènes sont apparues dans l’ADN de ces chiens, au cours de l’évolution de l’espèce et des sélections artificielles appliquées aux races par l’espèce humaine. La recherche de ces mutations offre donc une opportunité pour comprendre les mécanismes génétiques qui interviennent dans le développement d’un organisme et définissent sa morphologie, pourrait permettre de comprendre certaines maladies humaines, associées par exemple à des malformations des os.

Contrairement à l’espèce humaine, pour laquelle des centaines de gènes sont impliqués dans les variations de taille et de poids observées entre les individus, il a été récemment montré que chez le chien, seule une quinzaine de gènes est impliquée. Certains de ces gènes sont déjà connus chez l’espèce humaine et d’autres non, ce qui offre donc de nouvelles pistes de recherche à explorer pour comprendre comment interviennent les gènes au cours du développement d’un organisme.

Une vieille histoire peu banale

Il est généralement admis que pour les espèces domestiquées, la plupart des caractères morphologiques sélectionnés par l’espèce humaine résulteraient de mutations apparues après leurs domestications. Ainsi pour le chien, on pensait que les différences morphologiques résultaient de mutations qui seraient apparues bien après la période de domestication, c’est-à-dire, il y a moins de 15 000 ans.

Mais pour l’une d’entre elles, nous avons découvert une tout autre histoire. Dans une étude que j’ai menée (Jocelyn Plassais) aux États-Unis dans le laboratoire du Dr Elaine Ostrander, et récemment publiée, j’ai identifié une mutation impliquant le gène IGF1 qui permet la production d’une hormone de croissance, et qui expliquerait 15 % de la variabilité de taille/poids observée entre les races canines. Contrairement aux autres gènes impliqués dans les variations de tailles chez le chien, cette mutation serait beaucoup plus ancienne.

En effet, en étudiant des ADNs provenant de fossiles de chiens âgés de 1 000 à 53 000 ans, nous avons démontré que cette mutation existait déjà chez les loups il y a plus de 53 000 ans, bien avant que les premiers chiens-loups ne soient domestiqués par l’espèce humaine. L’espèce humaine se serait donc servi de cette mutation naturellement présente chez le loup il y a des dizaines de milliers d’années pour créer les premiers petits chiens, et continuerait encore aujourd’hui à jouer avec cette mutation ancestrale présente dans certaines races canines pour créer de nouvelles races.

L’objectif de nos recherches est maintenant d’essayer de comprendre comment fonctionnent ces mutations, c’est-à-dire, grâce à quels mécanismes génétiques passe-t-on concrètement d’un individu de la taille d’un caniche, à celui d’un berger allemand ?

Jocelyn Plassais est postdoctorant de l'Institut de Génétique & Développement de Rennes (IGDR) (CNRS/Université de Rennes 1). il a reçu des financements du National Institute of Health/NHGRI durant son postdoctorat aux États-Unis dans le cadre de l'article paru dans Current Biology.

Catherine ANDRÉ est directrice de recherche au CNRS et responsable de l'équipe "Génétique du chien" de l'Institut de Génétique & Développement de Rennes (IGDR) (CNRS/Université de Rennes 1). Elle a reçu des financements de l'Institut National du Cancer, du Programme Investissement d'Avenir, PIA1, d'associations ou clubs de races de chiens, de la Société Centrale Canine .... pour mener à bien les différents projets de recherche sur les maladies génétiques canines.

Référence

Natural and human-driven selection of a single non-coding body size variant in ancient and modern canids
JocelynPlassais, Elaine A.Ostrander, et al.
(2022) Current Biology | Volume 32, Issue 4 | 889-897 | Doi : https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.12.036

PNPLA1 mutations cause autosomal recessive congenital ichthyosis in golden retriever dogs and humans
Anaïs Grall, Catherine André & Judith Fischer, et al.
(2012) Nature Genetics | 44 | 140-147 | Doi : https://doi.org/10.1038/ng.1056

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.