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# Biologie# Génétique

Adaptations génétiques des habitants des hauts plateaux andins

Une étude révèle des changements dans la réponse immunitaire chez les habitants natifs des hautes altitudes au Pérou.

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Environ 1 % de la population mondiale vit dans des zones de haute altitude, surtout au-dessus de 2 500 mètres. Des pays comme le Pérou et la Bolivie ont plein de gens qui vivent dans les Andes, confrontés à des défis uniques. L'environnement à ces hauteurs a moins d'oxygène, plus d'exposition au soleil, des températures plus froides, et des réactions différentes aux microbes.

Les scientifiques ont découvert que certains Gènes qui aident les gens à faire face à de faibles niveaux d'oxygène ont évolué au fil du temps grâce à la sélection naturelle. On pense que des gènes spécifiques aident à réguler la pression artérielle et à améliorer le succès reproductif pour ceux qui vivent dans les Andes. Des études génétiques ont montré que les gens de ces régions ont aussi des avantages dans leurs systèmes cardiovasculaires.

Des recherches récentes ont confirmé ces résultats et ajouté de nouvelles informations. Une étude a analysé 286 personnes du Pérou et a identifié dix gènes qui sont sélectionnés positivement dans les populations andines. Ces gènes sont liés à la santé cardiaque, aux réponses à faible oxygène, à la couleur de la peau, et à la manière dont le corps gère le sucre et l'énergie.

Les habitants des hautes terres péruviennes montrent des adaptations différentes par rapport à d'autres groupes comme les Tibétains, les Sherpas ou les Éthiopiens. Ils ont aussi des gènes liés au Système immunitaire qui semblent avoir été sélectionnés naturellement. Ces gènes les aident à mieux réagir aux microbes, un élément clé pour survivre à haute altitude.

Certaines études ont trouvé des signes forts d'adaptation dans les populations andines, mettant en évidence des gènes cruciaux pour maintenir l'équilibre dans la production d'hormones et la réponse immunitaire. D'autres recherches ont souligné des gènes liés au système immunitaire qui semblent s'être adaptés à cause de la présence de tuberculose dans la région.

Malgré ces découvertes, il n'y a pas eu beaucoup d'études sur la façon dont vivre en haute altitude affecte l'expression des gènes concernant le système immunitaire pour les habitants natifs. Notre étude visait à combler cette lacune en comparant des échantillons de sang de personnes vivant à différentes Altitudes au Pérou.

Population de recherche et méthodes

On s'est concentré sur des gens de Huanuco, au centre du Pérou, une région qui mélange les Andes et la forêt amazonienne. Avec des échantillons biologiques, on a aussi rassemblé des infos comme l'âge, le poids et l'altitude où les participants vivaient.

Au départ, on a analysé 35 individus pour regarder leurs différences génétiques. Ensuite, on a étudié 62 personnes pour voir comment leurs gènes réagissaient après avoir été exposés à certains composants bactériens et viraux. On a pris des échantillons de sang et observé comment leurs systèmes immunitaires réagissaient à divers stimuli.

Comprendre le bagage génétique

On a examiné la composition génétique des individus en utilisant une technique spécialisée sur leur ADN. L'analyse a montré que les gens de Huanuco sont surtout d'ascendance amérindienne, avec un peu de descendance européenne et très peu d'ascendance africaine.

Les résultats génétiques ont été décomposés pour montrer que la plupart des individus de Huanuco sont étroitement liés à d'autres groupes indigènes du nord du Pérou. Ça suggère que la population de Huanuco partage un riche bagage ancestral lié aux Andes et à l'Amazonie.

Examiner la réponse des gènes aux Pathogènes

On a effectué des tests approfondis sur les échantillons de sang pour voir comment les gènes réagissaient si les participants vivaient à haute ou basse altitude. L'accent était mis sur la compréhension de la manière dont leurs gènes immunitaires fonctionnaient sous différentes conditions.

Les résultats ont révélé une différence marquante entre ceux des hautes altitudes et ceux des basses altitudes. On a trouvé 843 gènes qui s'exprimaient différemment selon l'altitude. Certains gènes étaient moins actifs chez les gens vivant en hauteur, tandis que d'autres étaient plus actifs.

Parmi les gènes les plus affectés, il y avait APELA, qui était moins actif chez les résidents d'altitude, jouant un rôle dans le développement des vaisseaux sanguins. Un autre gène, HS3ST2, était plus actif chez les personnes vivant en altitude, ce qui le lie à la façon dont le corps gère l'inflammation.

Réponses du système immunitaire

Quand on a examiné de plus près les gènes liés à l'immunité, plusieurs ont montré des changements dans leur activité en fonction de l'altitude. Certains gènes, comme CXCL8 et IL12A, étaient moins actifs tandis que d'autres comme HLA-DRB5 et FCGR1A étaient plus actifs chez les résidents des hautes altitudes. Les gènes affectés sont cruciaux pour la façon dont le corps lutte contre les infections et gère l'inflammation.

Ces résultats suggèrent que vivre à haute altitude modifie la façon dont le système immunitaire répond aux menaces. Cette variation pourrait être un facteur vital pour comprendre les problèmes de santé chez les gens vivant dans les régions montagneuses.

L'importance des études sur l'expression des gènes

Notre recherche éclaire comment vivre en haute altitude a façonné la réponse immunitaire des populations natives. C'est la première étude à se concentrer sur les natifs péruviens et comment leurs gènes immunitaires réagissent aux pressions de l'altitude.

Les données indiquent qu'un nombre significatif de gènes est soit plus soit moins actif selon les distinctions d'altitude. Ce constat est essentiel pour comprendre comment ces adaptations fonctionnent, surtout par rapport à des stress comme de faibles niveaux d'oxygène et une radiation UV accrue.

En reliant ces changements génétiques à la façon dont les gens réagissent aux pathogènes, on peut commencer à comprendre comment mieux protéger la santé de ces populations.

Un regard plus attentif sur d'autres facteurs

Bien que nos résultats offrent un important premier pas, plusieurs facteurs nécessitent encore une exploration plus approfondie. Par exemple, la plupart de nos participants à l'étude étaient des femmes, et il n'y a pas eu de sélection soignée pour l'âge. Ça pourrait influencer les résultats puisque l'expression des gènes peut varier en fonction de l'âge et du sexe.

De plus, des recherches ont montré que d'autres facteurs environnementaux et choix de mode de vie peuvent aussi affecter l'expression des gènes.

Des études récentes ont souligné l'importance des changements génétiques et des marquages de l'ADN, qui pourraient influencer davantage la façon dont les gènes réagissent à l'altitude. Cette information pourrait aider à expliquer pourquoi certaines personnes s'adaptent mieux que d'autres.

Conclusion

En conclusion, notre étude a révélé des connaissances uniques sur la façon dont les habitants indigènes des hautes altitudes du Pérou s'adaptent à un niveau génétique. Les résultats montrent un schéma distinct de réponse immunitaire lié à la vie dans les Andes. Bien qu'il y ait encore beaucoup à apprendre, cette base aidera à comprendre les défis de santé liés à la vie en haute altitude.

Les recherches futures pourraient s'appuyer sur ces résultats pour explorer plus en profondeur comment divers facteurs façonnent ces adaptations. En enquêtant sur l'interaction entre les gènes, l'environnement et la santé, on peut mieux soutenir le bien-être de ces communautés.

Source originale

Titre: The effect of altitude on the expression of immune-related genes in Peruvian rural indigenous

Résumé: Background: Some genes associated with immune response have been elucidated in some Andean populations, which may explain part of the immune system adaptation and pathogen response in high-altitude residents. We performed differential expression analysis and mainly focused on genes with high fold-change between groups and those genes with differential expression related to the immune system. Methods: We performed a transcriptome analysis of Peruvian individuals, primarily from rural areas, with high genetic backgrounds from ancient indigenous people, exposed to different living altitudes (high vs low). We collected peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from 62 volunteers and exposed them to bacterial lipopolysaccharide (LPS), Pam3CSK4 (a synthetic triacylated lipopeptide responsible for bacterial components), and R848 (an imidazoquinoline compound related to viral nucleic acids). Results: Differential expression analysis results and data integration analysis with immune system pathway data exhibit a set of 17 genes associated with the immune system, nine down-regulated genes (ITGAX, CCL22, CSF1, CXCL8, IL12A, MMP9, CSF2, PTGS2, ENSG00000138685.17), and eight up-regulated genes (HLA-DPB1, FN1, CD36, MMP2, HLA-DRB1, FCGR1A, CCL17, HLA-DRB5). These genes are notably enriched in antigen-presenting cells, such as dendritic cells and macrophages. Conclusion: The differential expression of immune system genes in native inhabitants with a prominent Andean genetic background highlights the active involvement of both the innate and adaptive immune systems. Remarkably, our study revealed a distinct gene expression signature in our population, setting it apart from other transcriptomic studies conducted thus far. AUTHOR SUMMARYLiving in high-altitude regions poses several environmental challenges for humans, including reduced oxygen levels, increased exposure to ultraviolet radiation, cold temperatures, and altered responses to pathogens, among other factors. Here we show genomic and transcriptome analyses of blood cells in Peruvian individuals, primarily from rural areas, from indigenous populations. We previously showed a robust adaptation signals related to altitude in Peruvian and Bolivian populations, identifying a significant association with the DUOX2 gene, which plays a crucial role in maintaining homeostasis in thyroid hormone production, as well as influencing the innate immune system and inflammatory response. We now find that differential expression analysis exhibits a set of 17 genes associated with the immune system, nine down-regulated genes (ITGAX, CCL22, CSF1, CXCL8, IL12A, MMP9, CSF2, PTGS2, ENSG00000138685.17), and eight up-regulated genes (HLA-DPB1, FN1, CD36, MMP2, HLA-DRB1, FCGR1A, CCL17, HLA-DRB5). These results suggest a distinct gene expression signature in our population, setting it apart from other transcriptomic studies conducted thus far.

Auteurs: Heinner Guio, L. Jaramillo-Valverde, G. S. de Araujo, J. A. Poterico, C. Martinez-Jaramillo, V. Roa-Linares, S. Alvites-Arrieta, N. Pablo-Ramirez, M. Ubillus, D. Palma-Lozano, C. Silva-Carvalho, L. Vasconcelos-da-Gama, L. F. Costa, E. Tarazona-Santos, S. Raychaudhuri

Dernière mise à jour: 2024-03-11 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.06.583674

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.06.583674.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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