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Le projet du génome humain

En juin 1985, des réunions visant à définir la tâche pratique du séquençage du génome humain ont commencé à l’université de Californie, à Santa Cruz. Les conditions scientifiques et technologiques des années 1980 était devenu un catalyseur pour ces discussions. Le clonage de l’ADN et les méthodes de séquençage du scientifique Sanger Fred, développé dans le milieu à la fin des années 1970, étaient exploitées par des scientifiques qui estiment que le séquençage du génome humain semble possible à un niveau expérimental. Fondamentalement, les chercheurs ont, dans le même temps, commencés à appliquer des solutions informatiques à la génétique et au séquençage de l’ADN, l’élaboration de méthodes qui rendraient possible la tâche de génération et de traitement des données génétiques dans le monde.

Ce nouveau concept scientifique et médical, le «Human Genome Project», a de fervents partisans, qui ont fait valoir que le déchiffrage du génome humain mènera à une nouvelle compréhension de la structure moléculaire et les avantages pour la santé humaine.

Le projet du génome humain a été lancé en 1990, grâce au financement de l’US National Institutes of Health (NIH) et le ministère de l’Énergie, dont les laboratoires rejoint avec des collaborateurs internationaux, qui ont décidé de séquencer 95% de l’ADN dans les cellules humaines en seulement 15 ans. Pendant ce temps, au Royaume-Uni, John Sulston et ses collègues du Laboratoire de la MRC de biologie moléculaire de Cambridge avaient, depuis plusieurs années, travaillés à la cartographie du génome du ver nématode et avait décidé que le séquençage du génome entier du ver était enfin possible.

En 1993, avec un financement par le Wellcome Trust et MRC, le centre Sanger a été officiellement inauguré. Un scientifique rappelle avoir été frappé par l’ampleur de la tâche qui l’attendait, en arrivant à l’Institut en 1993: « C’était juste un énorme laboratoire, un laboratoire de grand vide, avec des boîtes et des boîtes de matériel C’était très passionnant.  »

L’effort de séquençage mondiale

Pour séquencer le génome humain aussi précisément que possible, les chercheurs ont mis au point la méthode «shotgun hiérarchique». Les chercheurs ont convenu que c’était la meilleure façon d’atteindre l’objectif du projet du génome humain afin de réussir à couvrir 95% du génome en l’espace de 15 ans.

Le premier défi était de créer une carte du génome humain – un ensemble de marques d’index sur le code du génome, utilisés pour positionner les séquences de lettres de code qui viendrait plus tard.

Les chercheurs ont éclaté essentiellement de nombreuses copies du génome en fragments, chacun près de 150 000 lettres de code (ou paires de bases). Ils ont inséré les fragments dans un chromosome artificiel bactérien qui pourraient être cultivées dans des bactéries E. coli qui divisaient, pour ainsi reproduire les échantillons d’ADN pour créer une ressource stable – une «bibliothèque» de clones d’ADN.

En utilisant des enzymes particulières, les chercheurs pouvaient couper les clones individuels en diagnostic «empreinte» de fragments définies par chaque séquence. Ils pourraient alors chercher parmi des millions d’empreintes digitales aux fins fragments communs qui révèlent les chevauchements entre les clones. Les chercheurs ont ensuite assemblé les clones dans des régions plus contiguës et cartographié ces derniers sur les chromosomes humains. Le résultat: une carte du génome humain qui serait crucial pour les efforts de séquençage.

Pour générer une séquence de bases qui composent le génome, les scientifiques devaient briser les fragments clonés des morceaux plus petits et plus maniables. Ces chercheurs ont séquencé des fragments d’ADN humain à l’aide de la méthode shotgun développée par Fred Sanger et ses collègues une douzaine d’années auparavant. Tout comme dans le mappage, les chercheurs ont utilisé des chevauchements, cette fois dans les lettres du code génétique lui-même, afin de rassembler les bouts de séquence déterminée. Le montage de la séquence à partir de plusieurs courts segments de séquence est une tâche extrêmement intense de calcul qui dépend de la technologie émergente et de logiciels hautement perfectionnés pour réussir. Peu à peu, les laboratoires du monde entier ont commencé à produire la séquence d’ADN. En 1994, l’Institut Sanger avait produit ses premiers 100 000 bases de la séquence d’ADN humain. Remarquablement, les chercheurs de l’Institut avait déjà produit dix fois ce montant à partir du génome du ver nématode.

Comme les données de séquences humaines venaient de partout à travers le monde, les chercheurs ont donné un aperçu de ce genre de pouvoir que la séquence du génome humain pourrait avoir pour préalable un médecin. En 1995, des chercheurs du Centre Sanger, avec des collaborateurs internationaux, ont situé le gène BRCA2, associée à un risque accru de cancer du sein. Par ailleurs, dès 1993, une équipe américaine avait localisé le gène MSH2, ce qui augmente le risque de cancer du colon pour les transporteurs. Au Canada, les chercheurs de Génome Québec ont découvert cinq variantes du gène FAD, qui, ensemble, confèrent un risque de près de 100% de développer la maladie d’Alzheimer.

Dans les années à venir, la recherche sur le génome humain permettra de contrôler un grand nombre de maladies et de fléaux présents sur la terre. Grâce à la découvertes surprenantes, les scientifiques des différents laboratoires de séquençage du génome humain à travers le monde pourront développer de nombreux antibiotiques qui rendra le monde entier en meilleure santé.

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