Fonction décryptée de l'ADN indésirable

Les chercheurs déterminent la fonction du supposé déchet d'ADN

08/09/2012

Onze ans après le décodage du génome humain par le projet du génome humain, une équipe de recherche internationale a franchi une autre étape importante dans la compréhension du schéma directeur de la vie. Des centaines de scientifiques du projet ENCODE, dirigé par le National Genome Research Institute aux États-Unis et le EMBL-European Bioinformatics Institute au Royaume-Uni, ont présenté une carte détaillée des fonctions du génome humain, identifiant quatre millions de soi-disant commutateurs de gènes..

Depuis le décodage du génome humain dans le cadre du projet du génome humain il y a plus de dix ans, les biologistes moléculaires du monde entier se demandent pourquoi seulement deux pour cent des gènes sont composés de gènes qui guident la formation de protéines. Théoriquement, au cours de l'évolution, ces composants supposés inutiles du génome, également appelés ADN indésirable, auraient pu disparaître. Mais l'ADN indésirable n'est nullement superflu, il remplit les chercheurs du projet ENCODE, une fonction de régulation cruciale pour l'activité des gènes. Les scientifiques ont publié leurs résultats dans plus de 30 articles dans les trois revues scientifiques renommées "Nature", "Biologie du génome" et "Recherche du génome"..

Quatre millions de commutateurs de gènes identifiés
Depuis neuf ans, des chercheurs du monde entier travaillent sur le projet ENCODE pour étudier des régions génomiques en dehors des séquences de gènes utilisées pour construire des protéines. Ils ont découvert une fonction étonnamment étendue de l'ADN indésirable. Quatre millions de commutateurs de gènes identifiés déterminent l'activité des gènes. "Des mutations dans ces régions peuvent conduire à des maladies humaines", rapporte l'Institut européen de bioinformatique dans un communiqué de presse récent. Le nombre de commutateurs de gènes identifiés est incroyablement élevé, a souligné le directeur de l'institut, Rolf Apweiler. L'ADN indésirable est en réalité un "panneau de contrôle" avec des millions de contrôles qui déterminent l'activité des gènes. "80% du génome est impliqué d'une manière ou d'une autre dans cette régulation", écrivent les chercheurs du projet ENCODE.

Des commutateurs de gènes identifiés dans l'ADN indésirable régulent l'activité du gène
Au total, 442 scientifiques des États-Unis, de la Grande-Bretagne, de l'Espagne, de Singapour et du Japon ont participé à l'étude des gènes humains au cours des neuf dernières années dans le cadre du projet ENCODE. Ils ont séquencé plus de 1600 génomes de 147 types de tissus. Ils ont collecté l'énorme quantité de 15 téraoctets de données brutes, qui ont ensuite été analysées. Dans un premier temps, les chercheurs se sont concentrés sur les zones du génome, directement responsables du guide de construction des protéines. Cependant, ce ne sont que deux pour cent du génome. Les enquêtes suivantes ont été consacrées en particulier à l'analyse de ce que l'on appelle l'ADN indésirable. Les scientifiques ont identifié quatre millions de commutateurs de gènes qui contribuent à la production de millions de protéines différentes via la régulation de l'activité des gènes. Chaque gène peut être activé et désactivé, mais il est également possible de lire au moins deux ou trois manières différentes, a expliqué le responsable de l'Institut européen de bioinformatique. Ces versions de gènes sont appelées transcriptions.

La grande complexité des changements de gènes rend difficile la compréhension des maladies
Dr. Michael Snyder, professeur et président de l'Université de Stanford et chercheur principal à ENCODE, a expliqué que le projet fournissait les informations "qu'il faut regarder au-delà de la structure linéaire du génome et reconnaître l'ensemble du réseau". Découverte de la "boucle qui nous dit comment toutes les parties s’assemblent pour former une entité complexe", poursuit Snyder. Cependant, le résultat est à la fois fascinant et frustrant, a ajouté Rolf Apweiler. La complexité de la fonction des quatre millions de commutateurs de gènes est tellement grande qu’il est difficile de déterminer une simple relation de cause à effet avec certaines maladies. L’objectif ultime de ces travaux est de contribuer à la mise au point de médicaments moins coûteux, plus efficaces et plus sûrs que ceux d’aujourd’hui, mais le développement de maladies est bien plus complexe qu’on ne le pensait auparavant. Apweiler s'est donc demandé "si nos cellules cérébrales suffiront un jour" pour comprendre comment une maladie se développe et comment intervenir dans ce processus..

Déchiffrer le schéma électrique de la vie
Néanmoins, les scientifiques sont convaincus de l’importance des résultats de leurs recherches. La publication gratuite des données est une étape importante dans la recherche sur le génome. Le projet ENCODE apporte une contribution significative "à la compréhension du schéma humain", a déclaré Michael Snyder. Outre la compréhension fondamentale de la biologie, il est également possible d'utiliser les données pour étudier les influences génétiques sur le développement des maladies. "Nous commençons à comprendre les informations générées par les études d'association pangénomique", déclare Snyder. Diverses études comparant le génome de personnes atteintes de maladies complexes, telles que le diabète, les maladies cardiaques, les maladies cardiaques ou l'obésité, à des personnes en bonne santé ont été publiées. Cependant, ceux-ci ont localisé la plupart des différences en dehors des séquences de gènes responsables de la formation de protéines.

Encyclopédie sur la fonction du génome
À la lumière des résultats du projet ENCODE, ces études d'association pangénomique apparaissent sous un jour totalement différent, a expliqué Rolf Apweiler. L'attention se porte maintenant sur les millions de commutateurs de gènes, qui ont apparemment une influence importante sur le développement des maladies.Auparavant, les éléments régulateurs étaient plus susceptibles d'être trouvés près des séquences de gènes qui déterminent la formation de protéines, ont révélé au cours du projet ENCODE que les sections relativement éloignées jouent également un rôle. Selon les chercheurs, une telle analyse complète du génome a été rendue possible par les progrès significatifs de la technologie de séquençage, qui ont non seulement accéléré les analyses génétiques, mais également rendu leur coût beaucoup moins élevé. "Décrypter le premier génome humain a coûté environ 500 millions d'euros et on peut aujourd'hui déchiffrer sa constitution génétique de 1 000 à 1 500 euros", a déclaré le responsable de l'Institut européen de bioinformatique. Grâce aux nouvelles possibilités, "nous disposons maintenant d'une encyclopédie interactive à laquelle tout le monde peut se référer, ce qui fera une grande différence" dans les recherches futures, selon le chercheur espagnol Roderic Guigo du Centre de régulation de la génomique (CRG), également impliqué dans le projet. à Barcelone. (Fp)

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