Évaluation des données de large dimension de la méthylation de l’ADN

L’utilisation de marqueurs épigénétiques en épidémiologie est un champ très prometteur qui pose des défis en termes d’approche biologique, métrologique, épidémiologique et biostatistique. Jusqu’à présent, les deux approches principalement utilisées pour analyser des données de méthylation de l’ADN consistaient en une approche dite « gènes spécifiques » (ou « gènes candidats ») et une approche de méthylation globale reposant principalement sur l’analyse de séquences répétées (« repetitive elements » en anglais). La première approche consiste à supposer l’implication d’un gène dans un quelconque effet a priori et de tester son association avec une exposition ou une maladie/pathologie afin de confirmer ou non cette implication a posteriori. Cette approche présente le défaut de ne pouvoir cibler et analyser que les gènes connus dont la fonction est évidemment connue et qui présente un rapport a

priori évident avec la pathologie. Elle ne permet donc pas de découvrir de nouvelles voies

possibles. Il en est de même pour la seconde approche.

L’identification de nouvelles voies biologiques nécessite d’utiliser des approches agnostiques dites « génome entier ». Les phénomènes épigénétiques ont suscité beaucoup d’intérêts depuis 2010 avec l’apparition de puces de haute densité permettant d’étudier la méthylation de l’ADN à grande échelle, donnant lieu aux études d’associations épigénome entier ou Epigenome-Wide Association Study (EWAS) en anglais. Cette approche EWAS consiste à tester l’association entre la méthylation de l’ADN tout au long du génome et les facteurs environnementaux. Cette approche prometteuse pour la découverte de nouveaux mécanismes biologiques est en plein essor et requiert de nombreux challenges principalement dans les outils et méthodes statistiques.

De manière globale, il semble que l’exposition à certains facteurs environnementaux puisse modifier l’environnement intra-utérin au cours de périodes critiques du développement. Cela peut entraîner des changements permanents dans la structure du fœtus, la physiologie et le métabolisme qui favorisent d’abord la survie, et plus tard, prédisposent ces sujets à une maladie chronique dans l’enfance ou à l’âge adulte. Cette hypothèse est définie à travers la DOHaD (« Developmental Origins of Health and Diseases ») selon laquelle une partie des troubles de santé de l’enfant et de l’adulte trouve son origine dans les expositions environnementales subies durant le développement (Barker 2004, 2007, 1995, 2006 ; Gluckman et al. 2008).

L’objectif principal de ces travaux de thèse a été d’étudier dans un premier temps les associations entre l’exposition prénatale aux facteurs météorologiques et les issues de grossesse défavorables, et, dans un second temps, d’évaluer l’effet potentiel des facteurs météorologiques et des polluants atmosphériques pendant la grossesse sur la méthylation de l’ADN placentaire.

Plus précisément, notre premier objectif (traité dans le chapitre II) visait à répondre à la question :

Ø Est-ce que les conditions météorologiques pendant la grossesse peuvent être associées à des conséquences néfastes sur la durée de gestation, la prématurité et le poids des nouveau-nés ?

Si des études ont montré des effets de la pollution sur des issues de grossesse indésirables et suggéré également des effets similaires pour les conditions météorologiques, les mécanismes sous-jacents qui pourraient expliquer ces effets restent encore très peu connus. Les mécanismes épigénétiques semblent constituer une piste intéressante dans l’identification de ces processus. Ce qui conduit à évaluer si les mécanismes épigénétiques, tels que la

Objectif et structure de la thèse

méthylation de l’ADN, pourraient être influencés par ces expositions environnementales pendant la grossesse. D’où notre seconde question principale (traitée dans le chapitre III) : Ø L’exposition maternelle aux polluants de l’air ou conditions météorologiques peut-elle

être associée des modifications épigénétiques ?

Nos travaux de thèse se sont appuyés sur deux cohortes françaises mères-enfants EDEN (2003-2006) et PELAGIE (2002-2006). Ces cohortes avaient pour but général d’identifier les déterminants pré- et post- natals du développement et de la santé pendant la grossesse, à la naissance et dans l’enfance. Les femmes, incluses en début de grossesse, étaient issues de 3 zones géographiques (Poitou-Charentes, Lorraine et Bretagne).

Ce manuscrit s’articule autour de trois chapitres :

§ Dans le premier chapitre, nous présentons la population d’étude et les évènements d’intérêts en vue de bien comprendre le cadre de cette étude. Nous y décrivons les méthodes et matériels utilisés, les cohortes, les données recueillies et produites au cours de ce travail.

§ Ensuite, dans le deuxième chapitre, nous présentons les résultats de l’étude sur les liens entre les conditions météorologiques pendant la grossesse et trois issues de grossesse défavorables.

§ Dans le dernier chapitre, nous présentons le rôle potentiel de la méthylation de l’ADN placentaire comme biomarqueur des expositions fœtales à la pollution atmosphérique et aux conditions météorologiques. Dans un premier sous-chapitre, nous présenterons une approche agnostique et dans un deuxième sous-chapitre, nous présenterons une approche avec une hypothèse a priori intégrant des connaissances biologiques.

CHAPITRE I :

POPULATION ET ÉVÈNEMENTS D’INTÉRÊTS

L’objectif de ce chapitre est de présenter la population d’étude ainsi que les évènements d’intérêts sur lesquels reposent les travaux de cette thèse. La population étudiée était issue de deux cohortes françaises mère-enfant ayant un design similaire : la cohorte EDEN (Etude des Déterminants pré et postnatals du développement et de la santé de l’ENfant) et la cohorte PELAGIE (Perturbateurs endocriniens : Etude Longitudinale sur les Anomalies de la Grossesse, l’Infertilité et l’Enfance). Ces deux cohortes avaient pour même but d’étudier les effets des évènements survenus pendant la vie fœtale sur le développement, la santé à la naissance et dans l’enfance. Les femmes étaient recrutées pendant leur grossesse puis suivies, ainsi que leur enfant au moins jusqu’à leur 5^ème anniversaire. Les chapitres concernant la méthylation de l’ADN reposent uniquement sur un échantillon de la cohorte EDEN, les données n’étant pas disponibles dans la cohorte PELAGIE.

1. Les cohortes

Ces cohortes ont été approuvées par tous les comités d’éthique pertinents et toutes les femmes participantes ont donné par écrit un consentement éclairé pour leur propre participation et celle de leur progéniture. Toutes les données ont été recueillies selon des procédures standardisées et des séances de formation pour les enquêteurs ont été organisées.