Etudes d’association à haut débit

Parallèlement aux études d’association basées sur une approche gène candidat se sont développées des études d’association portant sur l’analyse plus systématique d’un grand nombre de polymorphismes. En fonction du nombre de polymorphismes étudiés, l’étude

d’association permet la recherche de déterminants génétiques localisés sur une région chromosomique d’intérêt, voire sur le génome entier. Le choix des polymorphismes sélectionnés pour ces analyses fait appel aux notions de bloc haplotypique et de Tag-SNP.

6.1.4.1. Notion d’haplotype et de bloc haplotypique

Un haplotype est une combinaison allélique d’au moins deux polymorphismes retrouvée sur un même chromosome (Figure 28). En fait, les fréquences haplotypiques ne peuvent être mesurées, au sens strict du terme, que dans le cadre d’études familiales. Néanmoins, des modèles statistiques de maximum de vraisemblance permettent d’estimer les fréquences haplotypiques dans des populations de sujets non apparentés, à partir des fréquences génotypiques mesurées (Furihata et al., 2006; Tregouet et al., 2004). Il est alors possible d’évaluer l’impact, non plus d’un polymorphisme mais d’une combinaison particulière de polymorphismes sur le risque de développer la MA.

Lorsque ces polymorphismes présentent un déséquilibre de liaison, la transmission des séquences nucléotidiques constitutives d’un chromosome se fait en réalité par bloc haplotypique (Figure 28). Au sein d’un même bloc, la probabilité de recombinaison est très faible. En effet, ces haplotypes sont généralement séparés par des régions de faible déséquilibre de liaison représentant des hot spots (points chauds) de recombinaison méiotique. Chaque bloc haplotypique, de taille variable, est défini par la combinaison de plusieurs polymorphismes, et il peut contenir un nombre variable de gènes sur le même chromosome. Si un bloc haplotypique contient 5 SNPs et que ce bloc est associé à un phénotype, le SNP d'intérêt est potentiellement n’importe lequel de ces 5 SNPs.

6.1.4.2. Les Tag-SNPs

L’identification des blocs haplotypiques présente un intérêt certain. Du fait de la corrélation qui existe entre les polymorphismes d’un même bloc, une redondance allélique est présente au sein de chaque bloc. Il est alors possible de sélectionner le (ou les) SNP(s) le(s) plus informatif(s), ou Tag-SNP(s), c’est à dire représentant le mieux l’information portée par le bloc haplotypique (Figure 28). Un choix judicieux des Tag-SNPs permet ainsi de réduire le nombre de polymorphismes à tester sans pour autant perdre de l’information génétique, réduisant ainsi les coûts de génotypage.

Il a été entrepris de caractériser les blocs haplotypiques composant le génome humain dans le but de définir au mieux l’information génétique du génome. Des cartes de SNPs de haute résolution doivent alors être établies par l’analyse de plusieurs milliers de SNPs. Le consortium international HapMap a pour but de caractériser au mieux les profils de variation génétique et les blocs haplotypiques du génome humain. Pour cela, plusieurs milliers de SNPs ont été génotypés par séquençage de 30 trios (deux parents et un enfant) d’origine européenne, de 30 trios d’origine africaine, et de 90 sujets asiatiques non apparentés. La fréquence des variations nucléotidiques ainsi que les valeurs de déséquilibre de liaison ont ensuite été calculées dans les différentes populations. Ce travail a également permis au consortium HapMap de déterminer qu’un échantillon de 45 individus est suffisant pour détecter 99% des haplotypes ayant une fréquence supérieure à 5% dans la population (International HapMap Consortium, 2003). Suite à l’analyse des blocs haplotypiques mis en évidence par le projet HapMap, on estime à 300 000 le nombre de Tag-SNPs nécessaires pour couvrir les régions génomiques présentant un fort DL (r² > 0,8), et à 500 000 le nombre de SNPs supplémentaires pour couvrir les régions de plus faible DL (Wang et al., 2005). Une couverture optimale du génome entier nécessiterait donc un total de près de 800 000 SNPs.

6.1.4.3. Les GWA (Genome Wide Association)

La mise en place du projet HapMap a conduit à définir des Tag-SNPs permettant d’obtenir un maximum d’information par l’étude d’un minimum de polymorphismes (environ 800 000) sur les 10 millions présents sur le génome humain. Or, des innovations technologiques telles que les biopuces permettent aujourd’hui le génotypage d’un nombre de plus en plus important de polymorphismes. Des sociétés comme Affymetrix ont alors mis sur le marché des biopuces permettant l’analyse de 500 000 Tag-SNPs, voire 900 000 pour la dernière génération.

Récemment, deux études, américaine et canadienne, ont utilisé cette technique (GWA, Genome Wide Association) afin d’étudier l’impact de 500 000 Tag-SNPs sur le risque de développer la MA (Coon et al., 2007; Li et al., 2008). Ces études ont porté sur l’analyse d’échantillons de population composés respectivement de 664 malades et 422 contrôles, et de 753 malades et 736 témoins. Suite à ces deux études indépendantes, le polymorphisme référencé rs4420638, localisé sur le chromosome 19 et en DL avec l’allèle ε4 de l’APOE, était le plus fortement associé au risque de développer la MA (p=5,3x10^-34 et p=2,3x10^-44). Par

l’approche GWA, les auteurs confirment que l’ApoE est le principal facteur de susceptibilité génétique pour la MA.

En plus du gène de l’APOE, des associations significatives ont été retrouvées entre la MA et des polymorphismes situés sur des gènes candidats déjà connus pour être potentiellement des déterminants génétiques de la MA. Ainsi, parmi les nombreux gènes déjà proposés comme déterminants génétiques, nous retiendrons ici les gènes PS1, ACE (angiotensin I converting enzyme), MAPT (microtubule-associated protein tau), PON1. D’autres gènes ont également été proposés comme nouveaux gènes candidats de la MA tels que GOLM1 (golgi membrane protein 1) (Li et al., 2008) et GAB2 (GRB2-associated binding protein 2) (Reiman et al., 2007).

6.1.4.4. Le gène GAB2

Après la première analyse de leur GWA, Reiman et collaborateurs ont ré-analysé leurs données en stratifiant leurs populations en fonction de l’allèle ε4 du gène de l’APOE. Six polymorphismes localisés sur le gène GAB2 ont été associés à la MA chez les individus porteurs de l’allèle ε4 (Reiman et al., 2007). L’association la plus significative a été observée pour le polymorphisme rs2373115 (OR = 4,06 IC95%=[2,81-116,79]). Par ailleurs, le gène

GAB2 a été retrouvé comme surexprimé dans les neurones de l’hippocampe et du cortex

cinglaire postérieur chez des patients atteints de MA par rapport aux témoins. De plus, cette diminution d’expression de GAB2 a pu être associée, in vitro, à une augmentation de la phosphorylation des protéines tau. Ainsi, ces résultats suggèrent que GAB2 modifierait le risque de développer la MA chez des individus porteurs de l’allèle ε4 de l’APOE et qu’il influerait sur la neuropathologie de la MA.