De nouveaux travaux de recherche remettent en question la compréhension du génome humain
Les résultats d'un énorme effort international visant à identifier les éléments fonctionnels du génome humain remettent en question les opinions établies concernant le fonctionnement du génome. Entre autres choses, le concept de l'ADN «poubelle» est appelé à disparaître, les conclusions révélant que la plupart des éléments du génome ont une fonction d'une quelconque nature. Les travaux de recherche sont publiés dans la revue Nature, tandis que 28 documents complémentaires figurent dans la revue Genome Research. L'initiative est financée en partie par le sixième programme-cadre (6e PC) à travers le réseau d'excellence BioSapiens. Les travaux ont été menés dans le cadre du projet ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements), dont les membres ont passé ces quatre dernières années à identifier et à cataloguer les éléments fonctionnels de 1 % du génome humain. Le génome humain a été séquencé en avril 2003. Ensemble, les trois milliards de paires de base («lettres») du génome contiennent toutes les informations nécessaires pour faire d'un ovule fécondé un être humain adulte. Bien que nous disposions d'une certaine connaissance des parties du génome qui codent pour les protéines, le fonctionnement du reste du génome demeure un mystère. «Le problème est qu'il est écrit dans un langage que nous essayons toujours de comprendre», a déclaré Francis Collins, directeur du National Human Genome Research Institute (NHGRI) aux États-Unis. L'objectif du projet ENCODE est d'étudier le génome pour trouver ce qu'il fait et pourquoi. Au cours de cette phase pilote initiale, 30 000 paires de base ont été ciblées, soit l'équivalent de 1 % du génome total. La moitié d'entre elles étaient situées dans des régions du génome qui sont relativement bien caractérisées et l'autre moitié avaient été prises au hasard. Des scientifiques provenant de 80 organisations dans 11 pays et représentant toute une série de disciplines ont réalisé une batterie de tests sur les séquences d'ADN cibles, partageant informations, technologies et données tout au long des travaux. Ces tests ont abouti à plus de 200 jeux de données et à plus de 600 millions de points de données. «Il s'agissait d'un premier exemple du meilleur de la recherche scientifique en équipe», a commenté le Dr Collins. «Aucune de ces données n'aurait été aussi riche sans ce partage.» «Nos résultats révèlent d'importants principes à propos de l'organisation des éléments fonctionnels dans le génome humain et ouvrent de nouvelles perspectives à tous les niveaux, de la transcription de l'ADN à l'évolution des mammifères», a déclaré Ewan Birney du Laboratoire européen de biologie moléculaire, qui a dirigé le travail d'analyse des données. «En particulier, nous avons tiré des enseignements significatifs sur les séquences d'ADN qui ne codent pas pour les protéines et dont nous disposions très peu de connaissances auparavant.» Une des découvertes les plus remarquables est le rôle actif que jouent d'une manière ou d'une autre la plupart des éléments de l'ADN présents dans nos cellules. Cette découverte remet en question l'idée selon laquelle le génome se compose de gènes actifs qui codent pour les protéines, entourés par une grande quantité d'ADN inactif, appelé ADN «poubelle». En outre, bon nombre de ces séquences qui ne codent pas pour des protéines chevauchent avec les séquences qui codent pour les protéines. «L'ADN poubelle n'est pas une poubelle. Il est actif. Il fait beaucoup de choses différentes.», a déclaré le D. Birney. De nombreuses régions que l'on pensait être de l'ADN poubelle se sont révélées être des séquences régulatrices qui informent les gènes du moment et de l'endroit où ils doivent être actifs. Cette découverte aura des implications pour la médecine, dans la mesure où de nombreuses mutations génétiques associées à des maladies se situent dans les régions régulatrices. Une autre surprise pour les scientifiques est l'identification de séquences «neutres», lesquelles sont activement copiées, mais ne sont ni bénéfiques ni néfastes pour l'organisme. Ces séquences neutres n'ont pas été conservées au cours de l'évolution. Les chercheurs supposent que celles-ci pourraient être une source de nouvelle variation génétique à l'avenir. «C'est comme du désordre dans un grenier», a expliqué le Dr Collins. «Vous ne le jetez pas, car vous pourriez en avoir besoin.» Un des objectifs du projet était de développer des outils pour réaliser les analyses et garantir la faisabilité du concept du projet, lequel impliquait de développer des normes de sorte que les données provenant des différents laboratoires et des différents processus expérimentaux puissent être comparées correctement. «Nous sommes maintenant en mesure d'agrandir nos connaissances!», a déclaré le Dr Collins. «Nous sommes prêts à partir de 1 % pour découvrir la totalité du génome.» «L'objectif des cinq prochaines années est d'acquérir une compréhension plus complète de notre génome», a ajouté le Dr Birney. «Le projet pilote ENCODE est la première étape vers cet objectif.»
Pays
Autriche, Australie, Canada, Suisse, Allemagne, Espagne, Japon, Suède, Singapour, Royaume-Uni, États-Unis