Analyse de liaison dynamique entre gènes candidats et phénotypes associés à la pression artérielle au cours de tests physiologiques

La pression artérielle (PA) est un caractère complexe qui semble être lié à plusieurs interactions gène/environnement. La mise en évidence de la liaison entre certaines régions chromosomiques et les traits intervenant dans la variation de la PA sur des individus soumis à des stimuli physiologiques devrait permettre d'élucider d'autres mécanismes responsables de certains désordres vasculaires et leurs complications. Primo, nous postulons que le degré de liaison génétique varie selon les tests physiologiques. Ensuite, nous postulons que la réduction de dimensionnalité des phénotypes à l'aide de méthodes reflétant la variance et la corrélation entre les traits permettra d'améliorer les signaux des tests d'association. 258 individus sélectionnés d'une cohorte de familles du Saguenay-Lac-Saint-Jean au Québec ont été soumis à certaines manoeuvres orthostatiques et des traits reliés à la pression artérielle ont été mesurés en utilisant l'impédance cardiaque. Les pressions systolique (SBP) et diastolique (DBP), la pression artérielle moyenne (MAP), la résistance vasculaire totale (TPR), le pouls (HR) et le volume systolique (SV) ont été mesurés 6 fois chaque 5 minutes pendant que les individus adoptaient la position couchée et 6 fois chaque 2 minutes pendant la position debout. 1000 marqueurs génétiques ont été soumis à des tests de liaison génétique à chaque temps de mesure. Ces marqueurs sont sur 361 gènes révélés dans des travaux antérieurs comme étant engagés dans la fonction cardiaque et vasculaire. Pour tester la première hypothèse et pour repérer les marqueurs génétiques qui présentent ce comportement, nous avons implanté un test de permutation sur la corrélation entre la condition expérimentale et les signaux de liaison obtenus pour les marqueurs et sur la différence des moyennes des signaux de liaison dans les deux périodes. Ensuite, nous avons utilisé une méthode de rééchantillonnage pour ajuster la signification des valeurs p des analyses de liaison par période ainsi que pour quantifier la liaison dynamique par rapport aux phénotypes, les génotypes et les familles testées. Pour tester la deuxième hypothèse, nous avons comparé les méthodes de la moyenne, l'analyse factorielle (AF) et l'analyse des composantes principales (ACP) dans le but de produire des phénotypes unidimensionnels qui ont été soumis aux tests d'association avec FBAT (Family based association tests). Les valeurs p issues des tests d'association ont été comparées avec des tests des différences des moyennes. Pour les deux périodes FA, PC et la méthode de la moyenne ont fourni des meilleurs résultats que la méthode d'ajustement traditionnelle (Bonferroni). Nous avons implanté une simulation nous permettant de confirmer que les méthodes choisies contrôlent l'erreur de type I attendu. Cette simulation-ci nous a permis aussi de relaxer les seuils de signification en calculant une valeur approximative du seuil de signification selon les données observées. Les résultats observés par simulation nous ont permis de confirmer que les techniques de réduction de dimensionnalité reflétant la corrélation et la variance commune entre les phénotypes intermédiaires de la pression artérielle nous ont permis d'améliorer les résultats des tests d'association. Les tests de liaison durant des tests physiologiques (liaison dynamique) ont rapporté quelques marqueurs et régions chromosomiques dernièrement répertoriés pour être associés à des processus cardiovasculaires. Les marqueurs génétiques liés dynamiquement non répertoriés pourraient être reliés aux facteurs génétiques qui seront à l'origine de réponses physiologiques.

Abstract

Blood pressure (BP) is a complex trait resulting from several gene-environment interactions. It is likely that loci (a fixed position on a chromosome) involved in BP variation under physiological stimuli may also be involved in the development of blood pressure disorders and its complications. First, we hypothesized that the degree of genetic linkage varies with physiological responses. Second, we hypothesized that reduction techniques which reflect the common variance or the correlation between blood pressure intermediate phenotypes may improve the results of association tests. 258 individuals selected from a cohort of French Canadian families were subjected to orthostatic maneuvers, and systolic (SBP), diastolic (DBP) and mean arterial BP (MAP) and intermediate phenotypes (total peripheral resistance (TPR), heart rate (HR) and stroke volume (SV) were measured every 5 and 2 minutes during supine (30min) and after adopting the standing position (10 min) using cardiac impedance. Standing was associated with drastic changes in all phenotypic means and an increased variance compared with the supine period. BP was highly correlated with TPR and moderately correlated with SV and HR, whereas TPR and SV were also highly correlated. 1000 candidate genetic markers related to cardiac and vascular function were tested for genetic linkage at each measure in time. To test the first hypothesis, and to find the genetic markers that give rise to the effect of physiological stimuli, we used a step-down permutation test on the correlation between the experimental condition and the linkage statistics and on the difference between the linkage statistics into the different periods. We used a resampling based strategy to assess the significance of the linkage in each period and to confirm the dynamic linkage in some interesting markers. To test the second hypothesis we compared the average method, principal components (PC), and factor analysis (FA) to generate univariate traits for FBAT association studies during physiological testing on more than 300 markers selected from the linkage tests. The overall P-values obtained from FBAT with each method were compared using a means difference test. For both the supine and standing periods FA, PC and average method provided better overall FBAT p-values compared with the traditional Bonferroni adjustment. Using a permutation procedure we confirmed that the selected methods controls the type-I error and we compute an approximate signification threshold for each method. These observations suggested that reduction techniques which reflect the common variance or the correlation between blood pressure intermediate phenotypes may improve the results of association tests. Linkage analysis during physiological testing (dynamic linkage) reported significant markers and complete chromosomal regions lately reported as related to cardiovascular processes. On unknown or newly discovered regions dynamic linkage may uncover genetic factors that drive physiological responses