Projet génome humain

Le génome humain est constitué de l'ensemble de l'information portée par nos 23 paires de chromosomes

Le Projet Génome Humain est un projet entrepris en 1990 dont la mission était d'établir le séquençage complet de l'ADN du génome humain. Son achèvement a été annoncé en avril 2003^[1].

Le génome humain est l'ensemble de l'information génétique portée par l'ADN sur nos 23 paires de chromosomes. Il porte l'ensemble de notre information génétique, dont celle de nos 20 000 gènes^[2]. Cette entreprise de grande ampleur est le résultat d'une coopération scientifique internationale qui s'est étalée sur près de quinze ans. Elle a donné lieu sur le final à une compétition acharnée entre le consortium public international et une société privée, Celera Genomics^[3].

Historique

Genèse du projet

L'idée du projet est lancée début 1985. Trois scientifiques vont indépendamment proposer ce projet. Tout d'abord Renato Dulbecco, prix Nobel 1975 pour la découverte des oncogènes évoque cette possibilité au cours de conférences. Il publiera ensuite une tribune dans le journal américain Science^[4]. Puis, Robert Sinsheimer, le chancelier de l'Université de Santa Cruz (Californie), organise une conférence sur la question en mai 1985^[5], mais ne trouve pas de financements. Le projet sera initialement soutenu par le Department of Energy (DOE) américain en 1986, et son directeur de la biologie, Charles DeLisi, qui financera un certain nombre d'études de faisabilité et de développements précoces.

Deux années de discussions animées sur l'opportunité du séquençage suivront dans la communauté scientifique, avant que, fin 1988, la décision de lancer le projet en grand ne soit prise sur recommandation du National Research Council américain. Simultanément, en Suisse est créée HUGO, la Human Genome Organisation, qui a pour objectif de coordonner les efforts de tous les pays au niveau mondial.

Le projet débute en 1989 pour une durée prévue de 15 ans, avec un budget global estimé à 3 milliards de dollars. Il comprendra l'étude non seulement du génome humain, mais aussi celui d'organismes modèles comme le colibacille ou la drosophile. Le pilotage en est finalement confié au National Institutes of Health et son premier directeur sera James Watson, co-découvreur de la structure de la double-hélice d'ADN. La publication de la séquence « brute » sera finalement faite en février 2001^[6], trois ans avant l'échéance prévue.

Course avec Celera

En 1998, Craig Venter qui dirige alors le The Institute for Genomic Research (TIGR), une fondation privée sans but lucratif, annonce qu'il fonde une compagnie privée, Celera Genomics, avec le soutien de Perkin-Elmer, une grande société d'instrumentation scientifique. Leur objectif est de séquencer le génome humain en trois ans seulement, par une approche hautement robotisée. Celera compte rentabiliser son investissement massif (environ 300 millions de dollars) en vendant l'accès au génome à des sociétés pharmaceutiques.

Cette annonce provoque un tollé dans la communauté scientifique qui considère le génome humain comme un patrimoine commun de l'humanité, dont l'appropriation par des intérêts privés est intolérable. Il s'ensuivra dès lors une course de trois ans entre Celera et le consortium international public, dirigé par Francis Collins, qui a succédé à James Watson. Celle-ci se terminera par un match nul en juin 2000. Le 26 juin, Bill Clinton annonce officiellement la fin du séquençage « brut » du génome depuis la Maison Blanche.

Polémique

La publication officielle des deux séquences « brutes », celles du consortium international et celle de Celera interviennent en février 2001. Pour reconstruire le génome à partir des fragments d'ADN séquencés, Celera annonce avoir utilisé non seulement ses propres données, mais aussi celles publiées en ligne au fur et mesure par le consortium international. La communauté scientifique s'indigne de ce procédé et affirme que la méthode utilisée par Venter et ses collègues de Celera n'aurait pu fonctionner sans ce pillage.

Trois ans après, l'équipe de Celera republiera sa séquence, obtenue cette fois sans l'aide des données du consortium international, pour démontrer la faisabilité de son approche.

Séquence terminée

Les séquences publiées en 2001 étaient des ébauches, ce que l'on appelle alors des séquences brutes, il y restait encore un grand nombre de trous et d'imperfections. La séquence complète a été terminée en 2004 par le consortium international public.

Centres de séquençage du consortium international

• Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge, Massachusetts, États-Unis
• Université Washington à Saint-Louis, États-Unis
• Baylor College of Medicine, Houston, États-Unis
• DOE Joint Genome Center, Walnut Creek, États-Unis
• Centre Sanger, Hinxton, Royaume-Uni

Ces cinq centres ont produit un peu plus de 80% de la séquence. L'ensemble du consortium international comportait onze autres centres :

• Genoscope-Centre national de séquençage, Evry, France
• Beijing Human Genome Center, Beijing, Chine
• Gesellschaft für Biotechnologische Forschung, Braunschweig, Allemagne
• Genome Therapeutics Corporation, Waltham, États-Unis
• Institute for Molecular Biotechnology, Jena, Allemagne
• Keio University, Tokyo, Japon
• Max Planck Institute for Molecular Genetics, Berlin, Allemagne
• RIKEN Genomic Sciences Center, Saitama, Japon
• Stanford DNA Sequencing and Technology Development Center, Palo Alto, États-Unis
• University of Washington Genome Center, Seattle, États-Unis
• University of Washington Multimegabase Sequencing Center, Seattle, États-Unis

Objectifs

Les objectifs du PGH original n'étaient pas seulement de séquencer l'ensemble des 3 milliards de paires de bases du génome humain avec un taux d'erreur minimal, mais aussi d'identifier tous les gènes dans cette grande quantité de données. Cette partie du projet n'est pas encore finie malgré un compte préliminaire indiquant environ 20500 gènes dans le génome humain, ce qui est beaucoup moins que prévu par la plupart des scientifiques.

Accord des Bermudes

En 1995, les différents scientifiques à la tête du projet de séquençage du génome humain se retrouvent pour une réunion aux Bermudes sous l'égide du Wellcome Trust. Ils prennent deux décisions politiques majeures qui vont influencer le cours du projet. Tout d'abord, ils décident du caractère public du génome, qui est considéré comme patrimoine de l'humanité. Tout fragment de séquence déchiffré doit être immédiatement publié sur Internet. Ensuite, l'objectif de précision finale est fixé à 99,99 % soit au plus une erreur tous les 10 000 nucléotides

Améliorations technologiques

Un autre but du PGH était de développer des méthodes plus rapides et efficaces pour le séquençage de l'ADN et l'analyse des séquences, ainsi que de transférer ces technologies à l'industrie. Entre 1989 et 2001, le débit de la technologie de séquençage s'est améliorée d'environ un facteur 100. Ceci est dû en particulier à l'utilisation de traceurs fluorescents, de lasers et de séparation par électrophorèse capillaire.

Un autre aspect critique a été l'amélioration considérable des performances des ordinateurs qui ont permis l'assemblage des dizaines de millions de fragments individuels d'ADN qui ont été décodés un par un.

Analyse du génome

La séquence de l'ADN humain est stockée dans des bases de données consultables par n'importe qui sur Internet. Le Centre National des États-Unis pour l'Information sur les Biotechnologies (U.S. National Center for Biotechnology Information) (ainsi que des organisations sœurs en Europe et en Asie) accueille la séquence du gènome dans une base de données connue sous le nom de Genbank, avec des séquences de gènes et de protéines connus et hypothétiques. D'autres organisations comme l'Université de Californie à Santa Cruz et ENSEMBL présentent des données additionnelles ainsi que des notes, et met à la disposition des outils pour les visualiser et les rechercher. Des programmes informatiques ont été développés pour analyser la séquence, car les données brutes sont difficiles à interpréter seules.

Le processus permettant d'identifier les limites entre les gènes et d'autres caractéristiques sur la séquence d'ADN brute est appelé annotation du génome, et appartient au domaine de la bio-informatique. Alors que des experts biologistes constituent les meilleurs annotateurs, leur capacité de traitement est limitée et les programmes informatiques sont de plus en plus utilisés pour répondre aux immenses besoins de traitement de données des projets de séquençage génomique.

Diversité entre individus

Tous les humains ont des séquences de gène uniques, donc les données publiées par le PGH ne représentent pas la séquence exacte du génome individuel de chaque individu. C'est le génome combiné d'un petit nombre de donneurs anonymes. Le génome du PGH est un échafaudage pour un futur travail consistant à identifier les différences entre les individus. La plus grande partie du travail actuel pour identifier les différences entre les individus concerne des polymorphismes nucléotidiques.

Enjeux

La connaissance est importante pour la recherche fondamentale effectuée dans le domaine public mais les enjeux économiques sont tout aussi importants. L'industrie pharmaceutique espère beaucoup des développements en matière de diagnostic ou de thérapie, basés sur les données du génome. Ceci soulève toutefois le problème de l'appropriation de certaines parties de l'information génétique de l'homme par des compagnies privées. Le séquençage du génome pose en effet la question de la brevetabilité du vivant, l'UNESCO a déclaré le 11 novembre 1997 que le génome humain est partie intégrante du patrimoine de l'humanité, et ne saurait donc être la propriété de quiconque.

Une séquence d'ADN en tant que telle ne peut pas être brevetée. Toutefois un procédé diagnostique ou thérapeutique utilisant un ou des gènes humains peut l'être. La société américaine Myriad genetics a ainsi obtenu un brevet sur un test de dépistage de la prédisposition au cancer du sein chez la femme, basé sur l'identification de mutations dans deux gènes humains appelés BRCA1 et BRCA2^[7].

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Gène | Génétique | Génotype | Génome | Génomique
• Clonage
• Organisme génétiquement modifié
• Atlas of Genetics and Cytogenetics in Oncology and Haematology

Liens externes

• (fr) Genoscope - Centre National de Séquençage
• (fr) Richard C. Lewontin, Le rêve du génome humain, 1992.
• (en) ENSEMBL : accéder à la séquence du génome
• (en) Animations résumant les méthodes et les étapes du séquençage du génome humain

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