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Aug 11, 2023

Près de 170 gènes déterminent la couleur des cheveux, de la peau et des yeux, révèle une étude CRISPR

Cheveux noirs? Yeux verts? Plus de 160 gènes déterminent votre coloration et leurs interactions sont incroyablement compliquées. La peau, les cheveux et les yeux humains existent dans une grande variété de couleurs, mais jusqu'à présent,

Cheveux noirs? Yeux verts? Plus de 160 gènes déterminent votre coloration et leurs interactions sont incroyablement compliquées.

La peau, les cheveux et les yeux humains se déclinent dans une grande variété de couleurs, mais jusqu’à présent, les scientifiques ne connaissaient qu’une fraction de la diversité génétique à l’origine de cette variation. Aujourd’hui, de nouvelles recherches découvrent plusieurs dizaines de gènes susceptibles de produire cette grande diversité.

Lors d’une analyse à l’échelle du génome, les chercheurs ont identifié 169 gènes susceptibles d’être impliqués dans la pigmentation humaine, dont 135 jusqu’alors inconnus pour jouer un rôle. En raison de la large répartition des pigments dans le corps humain, certains de ces gènes pourraient être impliqués dans des troubles tels que le mélanome du cancer de la peau et même dans la maladie de Parkinson, qui affecte les cellules pigmentées d'une région du cerveau importante pour le mouvement, ont rapporté les auteurs de l'étude. .

"La pigmentation en elle-même est intéressante à la fois dans le contexte de la variation et de l'évolution humaine, mais aussi dans le contexte de la maladie", a déclaré Joanna Wysocka, responsable de l'étude, biologiste du développement à l'Université de Stanford et au Howard Hughes Medical Institute, à Live Science.

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Les humains tirent la couleur de leur peau, de leurs yeux et de leurs cheveux d'un pigment appelé mélanine, qui se présente sous une forme brune et noire, appelée eumélanine, et sous une forme jaune et rouge, appelée phéomélanine. La quantité de chaque type de mélanine exprimée et dans quelle proportion détermine si une personne aura, par exemple, des cheveux noir de jais ou des mèches rouge vif, et il en va de même pour le teint et la couleur des yeux. (Plus il y a de mélanine dans l’œil, plus il est foncé. Les personnes aux yeux bleus manquent de mélanine dans l’iris, tandis que les personnes aux yeux verts n’en ont qu’une seule couche.)

Les cellules appelées mélanocytes produisent de la mélanine, mais la différence entre une personne aux traits sombres et une personne aux traits clairs ne réside pas dans le nombre de mélanocytes mais dans la quantité de mélanine produite par ces mélanocytes, a déclaré Wysocka.

Des études antérieures avaient révélé certains gènes responsables de la maturation des mélanocytes et de la production de mélanine, mais seulement suffisamment pour expliquer entre 23 % et 35 % de la variation de la couleur de la peau humaine, ont écrit Wysocka et son équipe jeudi 10 août dans la revue Science. Pour découvrir quels autres gènes pourraient contribuer à la pigmentation humaine, les chercheurs ont mené une étude sur le génome entier.

Premièrement, ils ont dû différencier les mélanocytes riches et faibles en mélanine. Pour ce faire, ils ont trié les cellules dans des boîtes de laboratoire, en utilisant les propriétés de diffusion de la lumière de la mélanine, qui décrivent le comportement de la lumière lorsqu'elle frappe le pigment. Cette nouvelle méthode, qui consiste à projeter une lumière fluorescente sur les cellules circulant dans un canal, a trié efficacement les cellules mélanocytaires humaines et les cellules de mélanome, une version cancéreuse des mélanocytes, en fonction de leurs niveaux de mélanine.

Ensuite, les chercheurs ont utilisé la technologie d’édition de gènes CRISPR-Cas9 pour pénétrer systématiquement dans les cellules et muter chaque gène, un à la fois. Si le gène cassé était associé à la production de mélanine ou à la maturation des mélanocytes, a expliqué l'équipe, les niveaux de pigment dans les mélanocytes chuteraient et seraient ensuite détectés par l'outil de tri.

Cette méthode a renvoyé la liste de 169 gènes, dont les chercheurs ont ensuite vérifié les niveaux d’activité dans de vrais tissus humains – dans ce cas, des échantillons de prépuce de nourrissons donnés après des circoncisions. Ils ont découvert que près de 70 % des gènes étaient plus actifs chez les bébés à la peau plus foncée que chez ceux à la peau plus claire.

Tous les gènes ne déterminent pas nécessairement la production de mélanine, a déclaré Wysocka. Alors que certains déterminent le mode de maturation des mélanocytes et la quantité de pigment qu’ils produisent, d’autres sont probablement impliqués de manière plus périphérique.

Les gènes se répartissaient en grande partie en deux catégories : un groupe aidait à réguler les gènes, tandis que l'autre influençait le trafic des endosomes. Les endosomes sont de minuscules paquets de transport à l’intérieur des cellules qui transportent des matériaux. Les chercheurs ont analysé de près un gène de chaque groupe et ont découvert que l'un d'eux était impliqué dans la maturation des mélanosomes, les minuscules organes cellulaires qui fabriquent et stockent le pigment dans les mélanocytes. L'autre régule le pH des mélanosomes, garantissant ainsi le bon fonctionnement des enzymes qui rassemblent les pigments, a déclaré Wysocka.