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Du nouveau dans le génome humain


Le Science du 31 mars annonce la publication de la séquence du génome humain complétée des 8% qui manquaient. Commentaires du directeur Recherche de Genopole.
Accédez au numéro spécial de Science « Completing the human genome » >

Onze ans après la publication de la première séquence de nos 23 chromosomes, dont le chromosome 14 déchiffré par la France dans le laboratoire Genoscope, la grande aventure du génome humain continue.
Jeudi 31 mars 2022, une avancée majeure fait la Une de la revue Science : les 8% du génome encore inconnus sont révélés par le consortium international Telomere-to-Telomere (T2T).
Christophe Lanneau, directeur du département Recherche et Plateformes à Genopole, apporte son éclairage.

Sous le nom de code GRCh38, la dernière séquence de référence du génome humain était un consensus de génomes différents qui avaient progressivement enrichi la toute première séquence établie en 2001. Néanmoins, 8% de notre génome restaient inaccessibles, car constitués de séquences hautement répétées que les techniques de séquençage* ne parvenaient pas à distinguer et ordonner.

Telomere-to-Telomere est parvenu à combler les lacunes en utilisant la capacité des nouvelles technologies de séquençage à lire des séquences de très grandes tailles. Créé en 2019, l’objectif du consortium scientifique était en effet de parvenir à lire chaque chromosome d’une extrémité (dite « télomère ») à l’autre, sans aucun trou dans la séquence.

CitationChristophe Lanneau, directeur Genopole Recherche et Plateformes, fait l’analyse de cette avancée scientifique majeure :
« Cette nouvelle séquence de référence du génome humain, dite « CHM13 » est une carte d’une grande précision sur des parties qui renferment des parties dupliquées. Plus de 225 millions de paires de bases ont été ajoutées à notre génome qui en comporte 3,1 milliards. Jusqu’à présent, on n’accédait pas à ces séquences et on n’y prêtait pas suffisamment d’attention. On se rend compte aujourd’hui de leur importance pour notre fonctionnement cellulaire et de leur implication dans les maladies. Ce travail représente un progrès scientifique majeur.

Les séquences dupliquées sont regroupées pour l’essentiel dans des régions clés des chromosomes : les « centromères », régions centrales qui participent à la division cellulaire et garantissent une transmission correcte des chromosomes à chaque cellule fille, et les extrémités des bras chromosomiques, les télomères, qui raccourcissent avec l’âge cellulaire et régulent ainsi la durée de vie de nos cellules.

Pouvoir désormais explorer ces séquences donne la possibilité de découvrir la diversité génétique qu’elles renferment. Ces séquences auparavant cachées sont aussi la cible de modifications épigénétiques L’épigénétique est le mécanisme modifiant de manière réversible et transmissible l’ADN sans en changer la séquence nucléotidique, afin d’adapter l’expression des gènes à « l’environnement » ou la fonction de la cellule. On démontre de plus en plus son rôle dans le fonctionnement et l’adaptation de notre organisme.

Ainsi, il sera possible de générer des génomes en quelques heures en tirant partie de la vitesse des technologies NGS de Illumina, tout en bénéficiant de la qualité et exhaustivité de cette nouvelle séquence de référence pour comprendre et interpréter les séquences d’ADN. »

CitationLe directeur du Centre national de Recherche en Génomique Humaine Jean-François Deleuze, interrogé par Le Figaro, souligne l’importance de ce travail pour « comprendre des mécanismes clés de la biologie. » Il précise : « Avec les méthodes actuelles de séquençage, seulement 50 % des maladies génétiques sont comprises. Nous allons donc peut-être enfin mieux expliquer certaines maladies orphelines. »

En conclusion


L’intérêt de disposer désormais d’une séquence quasi-complète du génome humain est capital pour mieux comprendre l’évolution de l’espèce humaine, la multiplication cellulaire, la différenciation de nos cellules, et les pathologies comme les cancers, les maladies cardio-vasculaires…

Il reste maintenant à progresser dans la détermination de la diversité génétique individuelle des populations humaines, et à explorer le chromosome Y, propre au genre masculin, que les contraintes techniques propres à cette nouvelle approche n’ont pas permis d’atteindre.

  • * Technologies de séquençage des génomes

    Le séquençage des génomes consiste à déchiffrer, pour chacun des chromosomes, l’enchaînement spécifique des quatre lettres A, T, G, C (les « bases ») qui constitue la séquence d’ADN. La technique dite NGS, développée notamment par Illumina, consiste à découper le génome en petits fragments d’une centaine de paires de bases, puis les lire individuellement. Les découpes ne se produisant pas aux mêmes endroits selon les cellules, le repérage des bouts de séquences identiques permet de réassembler les fragments et reconstituer la séquence d’ADN, par analyse informatique.

    Plus récente, la technologie d’Oxford Nanopore a la capacité de lire des séquences de plusieurs dizaines de milliers de paires de bases et plus. La méthode consiste à forcer le passage des fragments d’ADN dans un pore de l’ordre du nanomètre de diamètre, traversé par un champ électrique. La mesure du courant électrique est modifiée spécifiquement au passage de chaque base A, T, G ou C, révélant ainsi progressivement la séquence d’ADN.

    La technologie de Pacific Biosciences est capable de lire également des séquences d’au moins 20 000 paires de bases avec une précision de 99,9%.

Référence

numéro spécial de Science « Completing the human genome »

Article posté le 4 avril 2022

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