Projet génome humain

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.



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

Genèse du projet

L'idée du projet est lancée début 1985. Trois scientifiques vont indépendamment proposer ce projet. Dans un premier temps 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 originellement soutenu par le Department of Energy () 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 le pays au niveau mondial.

Le projet commence 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 également 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.

La 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 uniquement, 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 inacceptable. Il s'en suivra par conséquent une course de trois ans entre Celera et le consortium mondial 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.

La polémique

La publication officielle des deux séquences "brutes", celles du consortium mondial 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 également celles publiées en ligne au fur et mesure par le consortium mondial. 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 mondial, pour démontrer la faisabilité de son approche.

La séquence terminée

Les séquences publiées en 2001 étaient des ébauches, ce qu'on nomme alors des séquences brutes, il y restait toujours la plupart de trous et d'imperfections. La séquence complète a été terminée en 2004 par le consortium mondial public.

Centres de séquençage du consortium mondial

  • Whitehead Institute, Cambridge, Etats-Unis [3] (site officiel)
  • Washington University, Saint-Louis, Etats-Unis
  • Baylor college, Houston, Etats-Unis [4] (site officiel)
  • DŒ Joint Genome Center, Walnut Creek, Etats-Unis [5] (site officiel)
  • Sanger Center, Hinxton, Royaume-Uni [6] (site officiel)

Ces cinq centres ont produit légèrement plus de 80% de la séquence. La totalité du consortium mondial 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, Etats-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, Etats-Unis
  • University of Washington Genome Center, Seattle, Etats-Unis
  • University of Washington Multimegabase Sequencing Center, Seattle, Etats-Unis

Objectifs

Les objectifs du PGH original n'étaient pas uniquement de séquencer la totalité des 3 milliards de paires de bases du génome humain avec un taux d'erreur minimal, mais également d'identifier l'ensemble des gènes dans cette grande quantité de données. Cette partie du projet n'est pas encore finie malgré un compte préliminaire indicant à peu près 25000 gènes dans le génome humain, ce qui est nettement moins que prévu par la majorité des scientifiques.

L'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 decisions politiques majeures qui vont influencer le cours du projet. Dans un premier temps, ils décident du caractère public du génome, qui est reconnu comme patrimoine de l'humanité. Tout fragment de séquence déchiffré doit être immédiatement publié sur Internet. Par la suite, l'objectif de précision finale est fixé à 99, 99 % soit au plus une erreur l'ensemble des 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, mais aussi de transférer ces technologies à l'industrie. Entre 1989 et 2001, le débit de la technologie de séquençage s'est perfectionnée d'environ un facteur 100. Ceci est dû surtout à l'utilisation de traceurs fluorescents, de lasers et de séparation par électrophorèse capillaire.

Un autre aspect critique a été le perfectionnement énorme 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 tout le monde sur Internet. Le Centre National Étasunien pour l'Information sur les Biotechnologies (U. S. National Center for Biotechnology Information) (mais aussi des organisations sœurs en Europe et en Asie) accueille la séquence du gène 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 mais aussi 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 complexes à interpréter seules.

Le processus permettant d'identifier les limites entre les gènes et d'autres caractéristiques sur la séquence d'ADN brute est nommé annotation du génome, et appartient au domaine de la bio-informatique. Tandis que des experts biologistes forment 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, par conséquent 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 simples (ou SNP pour Single nucleotide polymorphism)

Enjeux

La connaissance est importante pour la recherche principale effectuée dans le domaine public mais les enjeux économiques sont tout aussi importants. L'industrie pharmaceutique espère énormément des développements en matière de diagnostic ou de thérapie, basés sur les données du génome. Ceci soulève cependant 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 par conséquent être la propriété de quiconque.

Une séquence d'ADN comme telle ne peut pas être brevetée. Cependant 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 nommés BRCA1 et BRCA2[7].

Liens externes

Références

  1. [1]Site du genoscope
  2. "Finishing the euchromatic sequence of the human genome" (2004) Nature, 431 :931-945
  3. Main basse sur le génome par F. Dardel & R. Leblond, éditions Anne Carrière, Paris, 2008, (ISBN 2843375061)
  4. A Turning Point in Cancer Research : Sequencing the Human Genome, R. Dulbecco (1986) Science 231 :1055
  5. The Santa Cruz Workshop, May 1985, R. Sinsheimer (1989) Genomics 5 :954
  6. D'origine sequencing and analysis of the human genome. Mondial human genome sequencing consortium (2001) Nature 409 :890-921
  7. "Myriad Genetics obtient gain de cause devant l'Office européen des brevets" Le Monde, 21 novembre 2008 [2]

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