Une immense équipe de scientifiques a enfin fini de décoder les derniers 8% du génome humain

Ils ont déchiffré des parties de l’ADN difficiles à lire qui avaient échappé aux chercheurs pendant des décennies.

Des machines semblables à celle-ci ont rendu le projet possible. Oxford Nanopore Technologies

Une équipe de 99 chercheurs du monde entier a publié aujourd’hui une ébauche complète du génome humain dans la revue universitaire Science.

Cette percée intervient près de vingt ans après que le projet du génome humain ait fait une déclaration similaire en ignorant des sections d’ADN que l’on croyait alors sans importance.

“La séquence signifie que nous sommes entrés dans le début d’une nouvelle frontière”, déclare à IE le neurogénéticien Erich Jarvis, qui est co-auteur du nouvel article.

“Avec des génomes complets, je peux commencer à poser de nouvelles questions de biologie qui n’étaient pas possibles auparavant”, ajoute-t-il.

Une percée qui s’est faite sur plusieurs décennies

Le nouvel ensemble de données se résume à une séquence extraordinairement longue de seulement quatre lettres – A, T, C et G – qui représentent les quatre molécules qui codent les gènes d’une personne.

Contrairement au génome dévoilé en 2003, l’annonce d’aujourd’hui inclut des régions hautement répétitives (mais d’une importance cruciale) du génome qui étaient trop difficiles à analyser pour les chercheurs dans les années 1990 et au début des années 2000. Le génome complet compte plus de trois milliards de lettres. Cela signifie que s’il était imprimé en caractères de 12 points, votre code génétique s’étendrait de Houston à Boston.

Cette percée a été possible parce que les scientifiques disposent de meilleures technologies et d’une compréhension plus fine de la génomique qu’il y a vingt ans. Il a également fallu beaucoup de collaboration.

Les chercheurs ont affiné les anciennes techniques

Presque toutes les cellules du corps humain contiennent le génome complet d’une personne, enregistré dans la structure moléculaire exacte de son ADN. Les molécules représentées par A, T, C et G sont disposées en séquence sur toute la longueur de l’ADN. S’il était défait et étiré, l’ADN contenu dans une seule cellule ferait environ deux mètres de long. Bien sûr, ce n’est pas ainsi que l’ADN existe à l’intérieur de nos cellules. L’évolution a conduit les êtres vivants à découvrir toutes sortes de moyens innovants pour plier l’ADN en un ensemble de paquets si petits qu’ils tiennent facilement dans le noyau d’une cellule.

Les chercheurs lisent l’ADN en le découpant en morceaux suffisamment petits pour être gérés par les technologies existantes. Si les chercheurs ont pu déchiffrer le génome complet aujourd’hui, c’est notamment parce que les nouvelles machines sont capables de lire des morceaux plus longs que jamais auparavant. Dans des circonstances idéales, une machine de pointe peut lire des fragments d’ADN de quelques centaines de milliers de paires de bases.

“L’ADN passe physiquement à travers ce pore”, explique M. Jarvis. “À mesure qu’il passe, le pore lit les différentes paires de bases.”

Les chercheurs ne lisent pas une seule copie de l’ADN. Ils ont cultivé des cellules spéciales pour produire des dizaines de copies identiques. Celles-ci sont découpées en fragments et lues simultanément.

“Imaginez que votre téléphone soit une plaquette très fine, remplie de millions de pores, et que l’ADN passe par tous les pores en même temps… vous voulez que la même séquence passe quelque part entre 30 et 50 fois”, explique-t-il. “Ensuite, vous voulez faire la moyenne des informations.”

Moins d’erreurs ont aidé les chercheurs à assembler le génome complet

Grâce à cette redondance, il est possible de trouver et de corriger les erreurs. Les erreurs ne constituent pas seulement un obstacle pour les scientifiques qui utiliseront cet ensemble de données dans leurs recherches ultérieures. Les erreurs ajoutent également une difficulté supplémentaire pour les chercheurs chargés de réassembler les fragments en un génome complet.

Les algorithmes disponibles dans le commerce sont capables d’obtenir une séquence correcte à 97 ou 98 %, explique M. Jarvis, “mais les deux pour cent restants comportent toujours des erreurs”. Ces erreurs représentent un énorme défi lorsqu’elles se trouvent dans des régions hautement répétitives et “difficiles à séquencer, où il est difficile de distinguer une copie d’une autre copie”.

Un membre du laboratoire de Jarvis, Giulio Formenti, a mis au point un algorithme qui sert de “dernier contrôle de l’exactitude de la séquence… pour nettoyer les derniers deux pour cent restants”, explique Jarvis.

Cette contribution – parmi de nombreuses autres provenant de chercheurs du monde entier – a permis à ces chercheurs de compléter les sections manquantes du génome.

Les chercheurs prévoient de séquencer beaucoup plus de génomes

Mais ce n’est guère la fin des efforts déployés pour décoder et comprendre le génome humain et son impact sur les organismes. Le bioinformaticien Adam Phillippy, co-directeur du projet, déclare que “terminer la séquence du génome humain a été comme mettre une nouvelle paire de lunettes. Maintenant que nous pouvons tout voir clairement, nous sommes un peu plus près de comprendre ce que tout cela signifie”.

Le fait de disposer d’un génome complet nous rapproche considérablement du type de médecine personnalisée dont les chercheurs parlent depuis des décennies. “À l’avenir, lorsqu’on séquencera le génome d’une personne, nous serons en mesure d’identifier toutes les variantes de son ADN et d’utiliser ces informations pour mieux orienter ses soins de santé”, explique M. Phillippy.

Le nouveau génome constitue également une étape importante pour les chercheurs qui ont besoin d’un génome complet pour d’autres raisons. Jarvis codirige un effort visant à séquencer des centaines de génomes complets de personnes du monde entier.

“L’objectif est de créer un génome humain aussi complet que possible, représentant une plus grande partie de la diversité humaine”, explique-t-il.

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Source : Interesting Enigneering – Traduit par Anguille sous roche