La recherche en génomique est sur la bonne voie
Des chercheurs financés par l'UE apportent de nouvelles informations sur les mécanismes extrêmement complexes qui contrôlent l'activité de nos gènes. Le projet triennial GENNETEC («Genetic networks: emergence and complexity») a reçu 1,48 million d'euros au titre du domaine thématique Technologies de la société de l'information du sixième programme-cadre (6e PC). Ses résultats contribueront à concrétiser davantage le potentiel de la génomique en établissant de nouvelles méthodes pour identifier les régulateurs qui contrôlent des gènes donnés. Chez les bactéries comme chez l'homme, les gènes sont sans cesse activés et désactivés. La génomique est l'étude du fonctionnement de cet ensemble complexe de gènes et des facteurs qui les régulent. Les molécules qui activent ou désactivent les gènes sont appelées facteurs de transcription ou régulateurs génétiques. Les chercheurs tentent actuellement de déterminer les mécanismes qui les gouvernent. Le projet GENNETEC s'est attaché à associer les facteurs de transcription avec les gènes sur lesquels ils agissent. Un facteur de transcription se fixe en un lieu donné d'un chromosome pour activer ou désactiver les gènes voisins. L'activité des gènes ainsi modulée est responsable du développement d'une cellule ou d'un organisme, de son fonctionnement et de sa réponse à l'environnement et aux stimuli. Un dysfonctionnement de ce système peut entraîner des maladies, notamment le cancer. «Une maladie peut parfois résulter d'une modification inappropriée de la dynamique d'un réseau d'interactions», déclare le Dr François Képès du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en France, coordinateur de GENNETEC. «Il est donc essentiel de comprendre leurs propriétés et comment corriger ou contrôler cette dynamique.» Jusqu'ici, pour essayer de faire correspondre les gènes avec les facteurs de transcription, les scientifiques recherchaient de courtes séquences d'ADN (acide désoxyribonucléique) connues pour les associer à certaines molécules de régulation. Cette méthode a pour principal défaut de conduire à explorer de nombreuses possibilités qui, ultérieurement, se révèlent erronées. L'équipe du projet GENNETEC a appliqué une nouvelle approche pour étudier les facteurs de transcription. Lors d'une étude précédente, les chercheurs avaient constaté que des gènes qui répondent au même facteur de transcription sont souvent placés à intervalles réguliers le long d'un chromosome. Ils ont donc supposé que le regroupement des facteurs de transcription et des gènes associés contribuait à optimiser leur fonctionnement. Pour démontrer que l'emplacement des gènes facilitait la détermination de la structure d'un brin d'ADN, l'équipe a utilisé des simulations numériques du repliement de l'ADN. Ils ont ainsi pu identifier bien plus efficacement les relations entre les gènes et les facteurs de transcription. «L'association des deux prédicteurs nous a permis d'anticiper bien plus efficacement les régulateurs d'un gène donné, en éliminant les fausses pistes», explique le Dr Képès. «En moyenne, la prédiction est deux fois plus précise.» «Nous avons découvert une relation claire entre la structure du chromosome et l'expression des gènes, et nous pouvons maintenant prédire cette relation de manière très précise et utilisable. Nous sommes donc plus à même de comprendre la régulation génétique dans les cellules humaines, plus rapidement et à moindre coût.» NorayBio, une société espagnole partenaire de GENNETEC, conçoit actuellement un logiciel qui permettra aux chercheurs dans le monde entier d'utiliser la même approche pour analyser des réseaux de gènes. Le consortium du projet GENNETEC a lancé gratuitement sa version simplifiée du logiciel. Selon le Dr Képès, le nouveau logiciel est aussi important que les travaux du consortium sur les systèmes génomiques complexes, car il peut s'appliquer à divers domaines, comme les systèmes d'ingénierie. «Une cellule n'a qu'un seul génome, mais elle l'utilise différemment pour gérer de nombreuses situations», commente-t-il. «Nous pouvons nous inspirer de cette solution biologique pour bâtir de nouveaux algorithmes afin de mieux gérer des problèmes complexes.»