Vous voulez savoir si c’est la nature ou l’acquis ? Regardez les jumeaux

Lorsque l’astronaute Scott Kelly a quitté la Terre pour un an à la Station spatiale internationale (ISS) en mars 2015, il a laissé derrière lui un outil de recherche précieux : son frère jumeau, Mark.

Depuis que le premier cosmonaute humain est allé dans l’espace en 1961, les scientifiques ont cherché des moyens de mieux comprendre l’impact des voyages spatiaux sur le corps humain. Les frères Kelly, qui sont tous deux astronautes, ont fourni une opportunité de recherche unique et passionnante. En tant que vrais jumeaux, leur ADN est aussi proche que celui de deux humains peut l’être. En comparant la biologie de Scott et Mark – y compris leur ADN – avant le départ de Scott pour l’ISS et au cours de l’année pendant laquelle il était absent, les chercheurs ont pu mettre le doigt sur les changements biologiques qui peuvent être causés par la vie dans l’espace.

Les Kelly offrent un excellent exemple de la façon dont les études sur les jumeaux peuvent accélérer la compréhension scientifique de la relation entre l’ADN des humains et les environnements individuels, et de la façon dont cette relation contribue à la santé, au vieillissement, au comportement et aux maladies. Les jumeaux identiques commencent leur vie avec un ADN presque identique, de sorte que les différences observées entre eux sont probablement attribuables à leur environnement – c’est-à-dire à des facteurs liés au mode de vie individuel tels que le régime alimentaire, l’exercice physique, le stress, les relations et le lieu de vie. C’est ce qui s’est passé avec les jumeaux Kelly pendant l’année que Scott a passée dans l’espace. Les jumeaux fraternels, quant à eux, commencent également leur vie dans un environnement identique, mais ne partagent qu’environ 50 % de leur ADN (comme les frères et sœurs non jumeaux). Ainsi, toute différence entre eux sera attribuable à un mélange plus compliqué de génétique et d’environnement.

Les découvertes scientifiques issues des études de jumeaux – y compris une meilleure compréhension des causes de comportements humains et de maladies spécifiques – peuvent conduire à de meilleures orientations en matière de prévention des maladies, ainsi qu’à de nouveaux traitements qui bénéficient aux jumeaux et aux non jumeaux.

L’aide des jumeaux

En 1875, Francis Galton, un parent de Charles Darwin, est devenu le premier scientifique connu à utiliser des jumeaux dans ses recherches. Galton a inventé l’expression « nature contre acquis » et a étudié des jumeaux pour essayer de démêler l’impact de chacun.

En 1955, la National Academy of Sciences-National Research Council (NAS-NRC), basée aux États-Unis, a commencé à créer un registre volontaire de vrais et faux jumeaux. Ciblant les vétérans des forces armées américaines – parce que leurs adresses et leurs données de mortalité étaient facilement disponibles – ce registre a fini par comprendre environ 20 000 individus. Il a fourni des sujets jumeaux pour de nombreuses études importantes sur la santé et la médecine au cours des 65 dernières années.

Ceci comprend une étude historique menée en 1977 par le National Heart Lung and Blood Institute (NHLBI), qui a évalué un sous-ensemble de paires de jumeaux du registre NAS/NRC afin de déterminer comment la génétique et l’environnement influencent des facteurs de risque spécifiques de maladies cardiovasculaires. Une étude menée en 1992 par le NHLBI, en partenariat avec des chercheurs du Center for Health Sciences de SRI International, a utilisé ce même sous-ensemble de jumeaux pour explorer l’impact de la génétique sur les comportements tabagiques. D’autres études de jumeaux ont fourni des informations importantes sur la base génétique de maladies telles que l’ostéoarthrite, la cataracte et l’anorexie mentale.

Le registre de recherche sur les jumeaux du SRI

En 1995, les chercheurs du SRI ont commencé à recruter des jumeaux pour un nouveau registre basé en Californie du Nord. Ces chercheurs avaient l’habitude de mener d’importantes études sur la santé en utilisant des jumeaux, notamment une étude du NHLBI qui a conduit à un article du New England Journal of Medicine décrivant les influences génétiques sur le tabagisme. Dans le prolongement de cette recherche, le Dr Gary Swan et ses collègues du SRI ont voulu créer leur propre registre de jumeaux adultes pour soutenir des recherches plus approfondies sur les facteurs qui influencent la dépendance à la nicotine et le métabolisme chez l’homme.

L’équipe du SRI a lancé une campagne publicitaire pour trouver des jumeaux qui étaient intéressés à faire partie d’un nouveau registre de recherche sur les jumeaux du SRI (TRR). L’équipe a inscrit plus de 1 000 jumeaux adultes en 2 ans et demi. Finalement, le nombre de membres du TRR a atteint plus de 6 200 jumeaux. À ce jour, il s’agit du seul registre de jumeaux en Californie du Nord.

Appel : « Notre engagement envers le registre des jumeaux de l’ISR est une façon pour nous de rendre la pareille. Nous considérons notre gémellité comme un don, et si des traitements peuvent être développés et améliorés grâce à ce don, nous devons le rendre. » Sandi et Shelli, vraies jumelles et membres du Twin Research Registry

Au cours des 25 dernières années, les jumelles inscrites au TRR ont participé à de nombreuses études de recherche liées à la santé, explorant tout, de la dépendance à la nicotine au rôle des opioïdes dans la réponse à la douleur, en passant par la façon dont le système immunitaire réagit à des facteurs environnementaux tels que le tabagisme passif. Collectivement, les études rendues possibles par le TRR ont fourni de nouvelles connaissances importantes et marquantes sur le rôle de la génétique par rapport aux facteurs environnementaux dans la santé et les maladies humaines.

Dans un exemple spécifique et opportun, les chercheurs de l’Institut de l’immunité, de la transplantation et de l’infection de l’Université de Stanford ont utilisé le TRR pour étudier comment la génétique influence les réponses des individus au vaccin contre la grippe saisonnière. Les chercheurs ont fait une prise de sang à des jumeaux identiques et fraternels, leur ont administré le vaccin, puis ont refait une prise de sang par la suite afin de déterminer la réaction du système immunitaire des jumeaux. Ils ont constaté que de nombreux indicateurs de la réponse au vaccin étaient déterminés par des influences environnementales – et que cette tendance devenait plus apparente avec l’âge. En outre, trois à quatre semaines après leur vaccination, les réponses vaccinales des jumeaux n’étaient pas différentes de celles de personnes qui n’étaient pas apparentées. Les chercheurs ont ainsi appris que les facteurs environnementaux, plutôt que la génétique, influencent les réactions des individus aux vaccins contre la grippe. Plus largement, cela a illustré la façon dont le système immunitaire humain est adaptatif, ce qui signifie que la façon dont un individu répond à une vaccination ou à une infection est davantage déterminée par ce à quoi il a été exposé dans le passé que par sa génétique.

Vers la fin de 2019, SRI a transféré la gestion du TRR à l’Université de Stanford, qui prévoit d’utiliser le registre pour alimenter des études révolutionnaires explorant la façon dont le système immunitaire humain contribue à la maladie, ainsi que de s’associer à d’autres chercheurs pour une variété d’études scientifiques. Les jumeaux qui font déjà partie du registre – ou ceux qui souhaitent le rejoindre – peuvent en apprendre davantage sur le registre via le nouveau site Web du Stanford Twin Registry. Il s’agit également d’une excellente ressource pour tous ceux qui s’intéressent à l’histoire continue des études sur les jumeaux et à la manière dont elles continuent de faire progresser notre compréhension de ce qui détermine la santé humaine.