Dissecting the mechanisms of social indirect genetic effects in outbred laboratory mice

Abstract

Cada cop hi ha més evidència que el fenotip d’un individu pot estar influenciat tant pels seus propis genotips (efectes genètics directes, DGE) com pels genotips dels seus companys socials (efectes genètics indirectes, IGE). S’han detectat IGE en ratolins de laboratori, però els trets dels companys de gàbia que hi estan implicats encara es coneixen poc. Tot i que sovint els efectes socials s’atribueixen només a trets de comportament, resultats previs sobre fenotips immunològics i metabòlics suggereixen que altres tipus de trets també hi podrien contribuir. Vaig analitzar trets de comportament, trets fisiològics i trets morfològics per entendre quins medien els IGE. Per això, vaig utilitzar dades de fenotips i genotips provinents de dos grups grans de ratolins, i vaig estimar correlacions genètiques entre DGE i IGE. Els resultats impliquen no només trets de comportament (p. ex. estrès) sinó també trets immunitaris i metabòlics com a trets dels companys de gàbia implicats en IGE. Així, es desafia la visió que els IGE són deguts principalment al comportament i es proposa un marc més ampli per comprendre els mecanismes biològics dels IGE. L'estratègia i el programari desenvolupats són aplicables a altres espècies i conjunts de dades, i ofereixen noves vies per explorar l’arquitectura genètica i social dels trets complexos.

Increasing evidence shows that an individual’s phenotype can be influenced by the genotypes of their social partners—so-called indirect genetic effects (IGE)—as well as direct genetic effects (DGE) from the individual’s own genotypes. IGE have been detected between cage mates in outbred laboratory mice, but the traits in social partners that mediate these effects remain largely unknown. Social effects are often attributed to behaviour, but prior findings of IGE on immune and metabolic phenotypes, for example, are difficult to explain from the behaviour only of social partners. Hence, motivating this thesis was the hypothesis that a diversity of traits of social partners may, a priori, underlie IGE. Using phenome-wide data from two outbred mouse populations, I examined multiple behavioural, physiological, and morphological traits to identify cage mate phenotypes that are good proxies for the traits mediating IGE. To do so, I identified phenotypes that share a genetic basis with the phenotypes underlying IGE, through the estimation of DGE-IGE correlations. I found significant DGE-IGE genetic correlations that suggest immune activation, stress-related traits, metabolic measures, and blood electrolyte levels underlie IGE. Thus, these results challenge the view that IGE are driven mainly by behaviour, instead they support a role for other traits in IGE and social effects, and offer a framework for formulating testable hypotheses about the biological mechanisms of IGE. The new approach that I developed, leveraging biobanks and DGE-IGE genetic correlations, and the software that I implemented to fit the corresponding DGE + IGE models, are applicable to other species and datasets and will help gain new insights into the genetic and social architecture of complex traits.