Héritabilité et interaction gène-environnement

L'héritabilité est une statistique de population qui exprime la proportion de la variation d'un trait, au sein d'une population et d'un environnement donnés, qui peut être attribuée aux différences génétiques entre les individus. L'interaction gène-environnement fait référence à la manière dont l'effet d'une variante génétique sur un trait peut dépendre de l'environnement, et vice versa. Ensemble, ces concepts définissent la façon dont la génétique partitionne la variation des traits tout en mettant en garde contre une interprétation excessive de ce que cette partition signifie pour une personne donnée.

Definition

L'héritabilité est la fraction de la variance phénotypique dans une population définie attribuable à la variance génétique ; l'héritabilité au sens strict ne tient compte que de la variance génétique additive, tandis que l'héritabilité au sens large tient compte de toute la variance génétique. L'interaction gène-environnement se produit lorsque l'effet du génotype sur le phénotype diffère selon les environnements.

Scope

Cette entrée couvre la définition et l'estimation de l'héritabilité (y compris au sens strict et au sens large), la signification et les interprétations erronées courantes de cette statistique, l'interaction et la corrélation gène-environnement, et la manière dont les méthodes génomiques estiment l'héritabilité à partir des données génétiques. Il s'agit d'un sujet conceptuel et méthodologique, et non d'une directive clinique.

Core questions

• Que mesure exactement une estimation de l'héritabilité, et à quelle population s'applique-t-elle ?
• Pourquoi l'héritabilité ne dit-elle rien de direct sur un individu ou sur la possibilité de modifier un trait ?
• Comment l'interaction gène-environnement et la corrélation gène-environnement compliquent-elles la partition de la variance ?
• Comment l'héritabilité est-elle estimée à partir de données familiales par rapport aux données génétiques à l'échelle du génome ?

Key concepts

• Héritabilité au sens strict (additive)
• Héritabilité au sens large
• Partition de la variance phénotypique
• Héritabilité basée sur les SNP
• Interaction gène-environnement
• Corrélation gène-environnement
• Estimation spécifique à la population et à l'environnement

Key theories

Partition de la variance

Le cadre de Fisher décompose la variance phénotypique en composantes génétiques et environnementales, fournissant la base formelle pour définir l'héritabilité comme le rapport de la variance génétique à la variance phénotypique totale et pour séparer les effets génétiques additifs des effets non additifs.

Mechanisms

L'héritabilité est calculée en partitionnant la variance d'un trait chez les individus en composantes génétiques et environnementales ; la part génétique, par rapport au total, définit l'héritabilité. Les études familiales et de jumeaux l'infèrent de la ressemblance des apparentés, tandis que les méthodes génomiques l'estiment à partir de la similarité génétique mesurée sur de nombreuses variantes. Puisqu'il s'agit d'un rapport de variances, l'héritabilité dépend des fréquences alléliques et de l'éventail des environnements présents dans la population étudiée, et elle peut varier si l'un ou l'autre de ces facteurs change. L'interaction gène-environnement signifie que l'effet apparent d'une variante peut différer entre les environnements, et la corrélation gène-environnement signifie que les génotypes peuvent être distribués de manière non aléatoire dans les environnements ; les deux doivent être pris en compte lors de l'interprétation des composantes de la variance.

Clinical relevance

L'héritabilité et l'interaction gène-environnement éclairent la manière dont les preuves génétiques concernant les traits et maladies courants sont interprétées, notamment pourquoi une héritabilité élevée n'implique pas que les facteurs environnementaux ou comportementaux sont sans importance ou immuables. Le contenu est présenté pour soutenir une lecture critique des preuves génétiques au niveau de la population et ne constitue pas une base pour la prédiction ou les soins individuels.

Epidemiology

Des estimations d'héritabilité ont été produites pour un très large éventail de traits humains et de maladies courantes, généralement par le biais d'études de jumeaux et de familles et, plus récemment, à partir de données génétiques à l'échelle du génome ; les estimations varient selon le trait, la population et l'environnement, ce qui constitue en soi un point d'interprétation important.

History

Le concept découle du cadre de partition de la variance de Fisher de 1918 et a été développé pour l'estimation pratique par des généticiens quantitatifs tels que Falconer. À l'ère de la génomique, les méthodes qui estiment l'héritabilité directement à partir de variantes à l'échelle du génome — appliquées d'abord à des traits tels que la taille humaine — ont à la fois quantifié la part génétique capturée par les variantes communes et aiguisé le débat sur l'écart entre cette héritabilité et celle basée sur les études familiales.

Debates

Que nous dit l'héritabilité, et que ne nous dit-elle pas ?

L'héritabilité est souvent mal interprétée comme une mesure du caractère 'génétique' d'un trait chez un individu ou comme étant fixe dans tous les contextes ; en réalité, il s'agit d'un rapport de variances spécifique à une population et à un environnement, et ses limites sont un thème récurrent dans la littérature.

Pourquoi l'héritabilité basée sur les études familiales est-elle souvent plus élevée que l'héritabilité capturée par les variants mesurés ?

Les estimations génomiques issues de variants communs sont fréquemment inférieures à l'héritabilité basée sur les études familiales, avec des raisons proposées incluant des variants non détectés, des variations rares, des interactions et une surestimation possible par les modèles familiaux.

Key figures

• Ronald A. Fisher
• Douglas Falconer
• Peter Visscher
• Jian Yang

Seminal works

• fisher-1918
• visscher-2008
• yang-2010

Frequently asked questions

Une héritabilité de 80 % signifie-t-elle qu'un trait est génétique à 80 % chez moi ?

Non. L'héritabilité décrit la part de la variation entre les individus d'une population qui suit les différences génétiques dans un environnement donné ; elle ne partitionne pas la cause au sein d'un individu unique.

Qu'est-ce que l'interaction gène-environnement ?

C'est lorsque l'effet d'une variante génétique sur un trait dépend de l'environnement — par exemple, une variante pourrait augmenter le risque uniquement sous une exposition particulière — de sorte que le génotype et l'environnement ne peuvent pas toujours être traités comme simplement additifs.