Les études jumelles et «l'héritage de la corpulence»

"Ce qui semblait être un flux interminable de jumeaux mâles identiques âgés de huit ans se déversait dans la pièce. Jumeaux après jumeaux ... leurs visages, leurs visages répétés car il n'y en avait qu'un entre eux ... (p. 172) «... comme des asticots, ils avaient essaimé ...» (p. 178) a écrit Aldous Huxley dans Brave New World . (1932) Voici le «principe de la production de masse enfin appliqué à la biologie» (p.9) la création de millions de jumeaux identiques, (et "non pas les deux et trois piddling comme aux anciens jours vivipares") (p. 8) mais une "prodigieuse amélioration de la nature" (p. 8) qui visait à créer stabilité sociale.

Les images de Brave New World sont effrayants et répulsifs, mais les jumeaux ont fasciné les gens à travers l'histoire. Il y a les jumeaux emblématiques de la mythologie romaine, Romulus et Remus, qui ont été allaités par la louve, et dont Romulus a fondé la Rome antique. Et il y avait les frères jumeaux sensiblement différents Jacob et Esaü dans le livre de la Genèse: Esaü, "le premier est sorti tout rouge, partout comme un vêtement velu." (Genèse 25: 25) "Voici, mon frère Ésaü est un homme velu, et je suis un homme doux." (Genèse 27:11) (Pour une interprétation comique de ce passage de la Genèse, écoutez le sermon, Prenez un banc, par Alan Bennett, de Au-delà de la frange: https://www.youtube.com/watch?v=UOsYN---eGk.) Et dans Shakespeare Douzième nuit , les jumeaux Viola et Sébastien se ressemblent tellement qu'ils sont décrits comme "un visage, une voix, une habitude et deux personnes. Une perspective naturelle, c'est-à-dire et n'est pas", dit le duc. Et Antonio ajoute: "Comment avez-vous fait la division de vous-même? Une pomme fendue en deux n'est pas plus jumelle que ces deux créatures." (Acte V, scène 1)

Bien que Viola et Sebastian aient été difficiles à distinguer l'un de l'autre, ils sont, en tant que jumeaux mâles et femelles, fraternels ou dizygotes (DZ) et naissent in utero de la fécondation simultanée de deux ovules par deux spermatozoïdes. Ils partagent, tout comme les autres frères et sœurs d'une famille, seulement 50% de leur ADN. Les jumeaux identiques ou monozygotes (MZ) sont issus de la division d'un seul embryon et partagent essentiellement 100% de leur ADN et sont donc toujours du même sexe. Une détermination diagnostique pour établir la zygosité est la première étape de l'évaluation des jumeaux et est généralement effectuée en examinant la couleur des cheveux, les yeux, la forme des oreilles, de la bouche, des dents et d'autres traits physiques, y compris les empreintes digitales, ainsi que par des études sophistiquées d'antigènes de groupe sanguin. . (Börjeson, Acta Paediatrica Scandinavica , 1976)

La suggestion d'utiliser des jumeaux dans la recherche est généralement attribuée à Sir Francis Galton, cousin de Charles Darwin, à la fin du 19e siècle. Galton a publié deux livres, dont L'histoire des jumeaux et souhaitait faire la distinction «entre les effets des tendances reçues à la naissance et ceux imposés par des circonstances particulières de la vie», c'est-à-dire entre la nature et l'éducation. (comme cité dans Gedda, Jumeaux en histoire et science , 1961, pp. 24-25). Galton, cependant, n'a pas comparé des jumeaux fraternels et identiques, donc "il ne peut pas être considéré comme l'inventeur de la méthode des jumeaux". (Teo et Ball, Histoire des sciences humaines , 2009)

D'autres chercheurs ont suivi, mais il y a un côté sombre à la recherche jumelle au début et au milieu du 20e siècle, comme en témoignent les travaux de von Verschuer, qui était le mentor de Josef Mengele, tristement célèbre pour ses études jumelles à Auschwitz pendant World Seconde guerre. Apparemment, von Verschuer, qui était un scientifique très respecté, était un nazi et un antisémite virulent qui utilisait ses études jumelles pour faire avancer sa politique raciale discriminatoire. (Müller-Hill, Histoire et philosophie des sciences de la vie , 1999) Apparemment, Mengele a envoyé des échantillons d'yeux et des échantillons de sang des 200 jumeaux sur lesquels il a mené des recherches humaines contraires à l'éthique, à von Verschuer pour analyse. Seuls 10% de ces jumeaux ont survécu à l’expérimentation humaine de Mengele. (Müller-Hill, 1999) Pour une discussion sur la perversion de la science par von Verschuer et Mengele et l'importance d'un engagement à «placer les meilleurs intérêts du patient au-dessus de ceux du médecin», voir Coller, Journal d'investigation clinique , 2006, qui souligne qu'il existe quatre «valeurs fondamentales de l'humanisme médical: la préciosité ou la sainteté de chaque vie humaine; le respect de la dignité humaine, la célébration de la diversité humaine et une appréciation sympathique de la complexité de la condition humaine». (Coller, 2006) Et pour une discussion sur les omissions et l '«histoire révisionniste» de la recherche jumelle trouvée dans certains manuels, voir Teo et Ball, 2009.

Cependant, des chercheurs du début du XXe siècle, dont von Verschuer, ont commencé à considérer le rôle de la génétique spécifiquement dans le domaine de l'obésité. Dr George A. Bray, dans son livre scientifique, La bataille des Ardennes (2007), a exploré l'histoire de la recherche sur l'obésité et réimprimé les articles originaux de Davenport (pp.474 sq.) (1923), ainsi que de von Verschuer (pp.492 sq.) (1927.) Davenport, qui a utilisé le ratio we connu sous le nom d'indice de masse corporelle (IMC), a été le premier à étudier la relation entre la génétique et l'environnement dans l'obésité et a demandé: «Dans quelle mesure cette différence de construction entre les personnes minces et charnues dépend-elle de facteurs constitutionnels? (p. 474) C'est au Dr Bray (qui l'a emprunté au mentor Edwin B. Astwood) (p. 148) que j'ai pris mon titre L'héritage de la corpulence .

Des études majeures sur les jumeaux ont suivi, y compris par le chercheur suédois Börjeson (1976), qui a analysé l'importance de l'hérédité et de l'environnement en comparant les différences intra-paires chez les jumeaux MZ et DZ, et dont les images de jumeaux apparaissent ici. En outre, le chercheur canadien Claude Bouchard et ses collègues ont conçu leur soi-disant «Étude sur la suralimentation au Québec» à long terme, dans laquelle ils ont étudié 12 paires de jumeaux mâles identiques de poids normal qui sont restés dans des conditions contrôlées pendant 120 jours dans une unité d'hospitalisation et ont été nourris. 1000 calories supplémentaires chaque jour pendant six jours par semaine pendant 84 de ces jours. (Bouchard et al, Journal de médecine de la Nouvelle-Angleterre , 1990; Redden et Allison, Avis sur l'obésité , 2004; Bouchard, Journal américain de la nutrition clinique , 2009; Bouchard et coll., Journal international de l'obésité , 2014; ) Le gain de poids moyen était de 8,1 kg, mais variait de 4,3 à 13,3 kg. Fait remarquable, la suralimentation a conduit à un poids corporel et un pourcentage de gain de graisse significativement similaires dans chaque paire de jumeaux MZ, mais il y avait trois fois plus de variance entre les différentes paires qu'à l'intérieur des paires. En d'autres termes, un contrôle rigoureux de la même quantité d'excès de nourriture et une activité physique limitée ont produit des réponses différentes en termes de masse corporelle, de composition corporelle et même de distribution régionale des graisses chez des jumeaux génétiquement différents. Bouchard a souligné que, puisque l'effet de toute interaction gène-environnement est généralement faible, les chercheurs doivent essayer de minimiser l'erreur et qu'une façon d'éviter l'erreur consiste à mesurer réellement la taille et le poids plutôt que de se fier aux auto-évaluations qui sont si courantes dans de nombreuses études . (Bouchard, Obésité, Supplément, 2008.) De plus, Bouchard a expliqué que «la variation humaine», y compris un «déterminisme biologique» chez certains pour être plus sensibles à la prise de poids ou à la perte de poids, est «un préalable absolu» dans la recherche de toute interaction gène-environnement et pour l'identification éventuelle de gènes spécifiques. (Bouchard, 2008)

Au fil des ans, beaucoup ont créé des soi-disant registres jumeaux de milliers de jumeaux MZ et DZ, y compris ceux de Norvège, de Suède et de Finlande, et aux États-Unis, (par exemple, le registre jumeau de l'Académie nationale des sciences et du Conseil national de recherche (NAS-NRC); le registre du Minnesota et le registre des jumeaux de l'ère du Vietnam .) Le chercheur renommé en obésité Albert (Mickey) Stunkard, par exemple, a utilisé des registres jumeaux suédois et danois pour certaines de ses études. (Jou, NEJM , 2014) Stunkard et al ( JAMA , 1986) ont également utilisé le registre NAS-NRC pour évaluer plus de 1900 jumeaux MZ et plus de 2000 jumeaux DZ afin d'évaluer les contributions génétiques à la taille, au poids et à l'IMC dans le cadre d'une étude de suivi à long terme (25 ans), avec la conclusion: "La graisse humaine est sous contrôle génétique fort." Les chercheurs ont reconnu, cependant, que les estimations de l'héritabilité peuvent faire l'objet de critiques, avec des sous-estimations et des surestimations probablement dues, par exemple, entre autres sources de biais, à des erreurs dans l'établissement de la zygosité ou même à l'accouplement assortatif (dans lequel les conjoints ont tendance à se marier. un partenaire de construction similaire.) Heymsfield et ses collègues (Allison et al, Génétique du comportement , 1996) ont également souligné que les «modèles de jumeaux standard» pour l'obésité n'incluent pas nécessairement des données telles que le poids des conjoints et si l'accouplement assortatif (c'est-à-dire l'accouplement non aléatoire) peut affecter les taux d'héritabilité.

Dans leur étude classique sur les jumeaux, Stunkard et al ( NEJM, 1990) ont évalué 93 paires de jumeaux identiques élevés séparément (l'un des moyens les plus efficaces de déterminer l'importance des gènes partagés à partir de celle d'un environnement partagé); 154 paires de jumeaux identiques élevés ensemble; 218 paires de jumeaux fraternels élevés séparément et 208 paires de jumeaux fraternels élevés ensemble, tous issus du registre suédois qui combinait des études de jumeaux avec des études d'adoption. Les jumeaux ont été évalués à la fin de la cinquantaine, avec 60% de femmes. Les chercheurs ont noté, cependant, que même lorsque les jumeaux sont élevés séparément, ils peuvent se ressembler si leurs environnements d'élevage sont similaires (par exemple, si les jumeaux étaient placés «sélectivement» dans des maisons qui avaient tendance à ressembler à celles de leurs parents biologiques.) qui étaient séparés de leurs parents biologiques, près de la moitié des jumeaux ont été séparés au cours de la première année de vie, souvent en raison de décès, de maladie ou de difficultés financières dans la famille d'origine. Stunkard et al ont trouvé des preuves solides de l'influence de l'hérédité sur l'IMC, et ils ont constaté que les influences génétiques s'étendent à toutes les catégories de poids, c'est-à-dire des personnes minces aux obèses. Ils ont également noté que les jumeaux identiques élevés séparément avaient des coefficients de corrélation intra-paire de 0,70 pour les hommes et de 0,66 pour les femmes pour l'IMC et ont conclu dans cette étude que les environnements de l'enfance avaient peu ou même pas d'influence. Ils mettent cependant en garde, "l'héritabilité n'implique pas une influence génétique invariante et immuable", mais plutôt des influences génétiques dans certaines conditions environnementales. (Stunkard et al, 1990) Dans ce sens, Allison, Heymsfield et ses collègues (Faith et al, Journal international de l'obésité, 2012) ont souligné l'importance de considérer la contexte de mesure dans lesquelles les conditions environnementales inhérentes à la conception d'une étude (par exemple, lire à des jumeaux pendant qu'ils mangent) peuvent potentiellement affecter les résultats.

Au fil des ans, Allison, Heymsfield et leurs collègues ont utilisé la conception jumelle classique pour évaluer la relation de soi-disant architecture génétique à l'environnement, y compris pendant la période intra-utérine (Allison et al, International Journal of Obesity and Related Metabolic Disorders , 1995.) Ils ont également utilisé ce modèle pour étudier l'indice de masse corporelle et la pression artérielle (Allison et al, Journal américain de génétique médicale, 1995); indice de masse corporelle dans un échantillon de jumeaux pédiatriques (Faith et al, Pédiatrie, 1999); apport calorique (Faith et al, Génétique du comportement, 1999); et une alimentation autorégulée (Faith et al, Journal international de l'obésité , Londres , 2012)

En bout de ligne : Les études jumelles ont évolué depuis l'époque de Sir Francis Galton, qui a suggéré l'utilisation de jumeaux pour différencier les effets de la nature de l'éducation, à la fin du 19e siècle. Ils ont été mal utilisés par des chercheurs, comme par les nazis pendant la Seconde Guerre mondiale. Historiquement, les premières recherches les plus importantes dans le domaine de l'obésité provenaient des Drs. Claude Bouchard et al, qui ont évalué des jumeaux identiques (monozygotes) dans des conditions d'hospitalisation contrôlées dans l'étude classique de suralimentation au Québec, et de Mickey Stunkard et al, qui ont évalué les jumeaux adoptés monozygotes et dizygotes pour séparer les effets environnementaux des effets génétiques, dans le appelé conception jumelle classique.

Veuillez noter: Ceci est la partie I d'un blog en deux parties sur l'utilisation des jumeaux dans la recherche sur l'obésité. La deuxième partie explorera plus en détail l'utilisation de la conception co-jumelle dans laquelle un jumeau identique est discordant pour un trait par rapport à l'autre. Pour des remerciements particuliers à ceux qui ont contribué à la préparation des blogs I et II, voir le blog II.