Génomique cognitive du retard d'apprentissage et du faible niveau de suivi des performances sociales chez le macaque

Jun 10, 2024

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 16539 (2022) Citer cet article

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Les compétences cognitives et l’architecture neuronale sous-jacente sont sous l’influence de la génétique. La recherche en génomique cognitive explore la relation triadique entre les gènes, le cerveau et la cognition, sa stratégie principale étant axée sur le génotype. Nous montrons ici qu'une stratégie inverse est réalisable pour identifier de nouveaux gènes candidats pour des phénotypes neuro-cognitifs particuliers chez les macaques. Deux singes, initialement impliqués dans des études psychologiques distinctes, présentaient un retard d'apprentissage et de faibles niveaux de suivi des performances sociales. Chez un singe, les neurones miroirs étaient moins nombreux que chez les témoins et la suppression de mu était absente dans le cortex frontal. L’autre singe a montré une réactivité visuelle accrue à la fois dans le cortex frontal et dans le mésencéphale riche en dopamine, avec un manque de synchronisation inter-aréale. Les analyses Exome ont révélé que les deux singes étaient très probablement des cousins ​​et partageaient des variantes de MAP2, APOC1 et potentiellement HTR2C. Cette stratégie de génomique cognitive axée sur le phénotype constitue un moyen utile pour clarifier les bases génétiques de la variation phénotypique et développer des modèles macaques de troubles neuropsychiatriques.

Les compétences cognitives et leur architecture neuronale sous-jacente sont sous influence génétique1,2,3,4. La clarification des bases génomiques des fonctions cognitives supérieures suscite un intérêt de longue date dans la science du génome. Les progrès récents des technologies à haut débit ont permis, à des coûts nettement inférieurs, de déterminer les séquences du génome entier d’individus. Ces progrès ont conduit au développement d’un domaine scientifique interdisciplinaire appelé génomique cognitive2,3,5. La recherche en génomique cognitive a le potentiel de déterminer la variation individuelle des traits cognitifs en termes génétiques, ce qui pourrait non seulement aider à développer des modèles animaux de troubles mentaux, mais également promouvoir une compréhension des trajectoires évolutives des associations gène-cognition.

La recherche en génomique cognitive chez les primates non humains a principalement adopté une approche « axée sur le génotype »6. Dans cette stratégie, les chercheurs prédéterminent les gènes d’intérêt et explorent les aspects cognitifs associés aux polymorphismes des gènes cibles. À ce jour, plusieurs gènes ont fait l’objet d’études : SLC6A4 (transporteur de sérotonine) pour la flexibilité cognitive7 et le regard social8 chez les macaques, SLC6A4 et TPH2 (tryptophane hydroxylase 2) pour les tendances affiliatives9 chez les macaques, et AVPR1A (récepteur 1A de l’arginine vasopressine) pour la socialité10. et la reconnaissance de soi par miroir11 chez les chimpanzés. Outre les approches axées sur le génotype, une approche inverse « axée sur le phénotype » est également réalisable6. Ici, les chercheurs se concentrent sur les aspects de la cognition, plutôt que sur les gènes, qui varient entre les individus et tentent de déterminer les corrélats génétiques de la variation cognitive. Cette stratégie peut être appliquée à des animaux présentant des phénotypes cognitifs inhabituels, qui peuvent ensuite être utilisés comme modèles de primates non humains de troubles neuropsychiatriques. Deux variantes codantes rares ont été identifiées dans ABCA13 et HTR2C chez un macaque japonais exprimant spontanément le phénotype autistique12.

Nous rapportons ici deux macaques japonais (M593 et ​​M639) présentant des retards d'apprentissage importants dans des conditions de laboratoire. Les deux singes présentaient également de faibles niveaux de surveillance des performances des autres malgré les différences dans les conditions de tâche, c'est-à-dire une tâche d'apprentissage par inversion sociale (M593)13 et une procédure de conditionnement social pavlovien (M639)14. Les analyses de l'activité cérébrale à l'aide de microélectrodes ont révélé des aspects des réponses liées à la tâche dans les régions cortico-sous-corticales qui étaient statistiquement différents de leurs témoins. Une analyse génétique complète via le séquençage de l'exome a révélé des liens de parenté entre les deux singes (très probablement des cousins) et des variantes génétiques partagées dans MAP2, APOC1 et éventuellement HTR2C. Tous ces gènes ont été associés à des troubles neuropsychiatriques chez l'homme.