Introduction au projet sur le génome humain

L’ensemble des séquences d’acides nucléiques ou des gènes qui forment l’ADN d’un organisme est son génome. Le génome est essentiellement un schéma moléculaire pour la construction d’un organisme. Le site génome humain est le code génétique dans l’ADN des 23 paires de chromosomes de l’Homo sapiens, plus l’ADN trouvé dans les mitochondries humaines. Les ovules et les spermatozoïdes contiennent 23 chromosomes (génome haploïde) composés d’environ trois milliards de paires de bases d’ADN. Les cellules somatiques (par exemple, cerveau, foie, cœur) ont 23 paires de chromosomes (génome diploïde) et environ six milliards de paires de bases. Environ 0,1 % des paires de bases diffèrent d’une personne à l’autre. Le génome humain ressemble à 96 % à celui d’un chimpanzé, l’espèce qui est le parent génétique le plus proche.

La communauté internationale de la recherche scientifique a cherché à dresser une carte de la séquence des paires de bases nucléotidiques qui composent l’ADN humain. Le gouvernement américain a commencé à planifier le Projet du génome humain ou HGP en 1984 avec pour objectif de séquencer les trois milliards de nucléotides du génome haploïde. Un petit nombre de volontaires anonymes ont fourni l’ADN pour le projet, de sorte que le génome humain achevé était une mosaïque d’ADN humain et non la séquence génétique d’une personne en particulier.

Historique et calendrier du projet du génome humain

Alors que la phase de planification a débuté en 1984, le HGP n’a pas été officiellement lancé avant 1990. À l’époque, les scientifiques estimaient qu’il faudrait 15 ans pour achever la carte, mais les progrès technologiques ont permis de l’achever en avril 2003 plutôt qu’en 2005. Le ministère américain de l’énergie (DOE) et les instituts nationaux de la santé (NIH) ont fourni la majeure partie des 3 milliards de dollars de financement public (2,7 milliards de dollars au total, en raison de l’achèvement rapide du projet). Des généticiens du monde entier ont été invités à participer au projet. Outre les États-Unis, le consortium international comprenait des instituts et des universités du Royaume-Uni, de France, d’Australie, de Chine et d’Allemagne. Des scientifiques de nombreux autres pays ont également participé.

Comment fonctionne le séquençage des gènes

Pour dresser une carte du génome humain, les scientifiques ont dû déterminer l’ordre de la paire de bases sur l’ADN des 23 chromosomes (en fait, 24, si l’on considère que les chromosomes sexuels X et Y sont différents). Chaque chromosome contenait de 50 à 300 millions de paires de bases, mais comme les paires de bases sur une double hélice d’ADN sont complémentaires (c’est-à-dire les paires d’adénine avec la thymine et les paires de guanine avec la cytosine), le fait de connaître la composition d’un brin de l’hélice d’ADN fournissait automatiquement des informations sur le brin complémentaire. En d’autres termes, la nature de la molécule a simplifié la tâche.

Bien que plusieurs méthodes aient été utilisées pour déterminer le code, la principale technique a fait appel au taux d’alcoolémie. BAC signifie « chromosome artificiel bactérien ». Pour utiliser le BAC, l’ADN humain a été brisé en fragments d’une longueur comprise entre 150 000 et 200 000 paires de bases. Les fragments ont été insérés dans l’ADN bactérien de sorte que lorsque la bactérie se reproduisait, l’ADN humain se répliquait également. Ce processus de clonage a fourni suffisamment d’ADN pour fabriquer des échantillons à séquencer. Pour couvrir les 3 milliards de paires de bases du génome humain, environ 20 000 clones BAC différents ont été fabriqués.

Les clones de BAC ont créé ce que l’on appelle une « bibliothèque BAC » qui contenait toutes les informations génétiques d’un humain, mais c’était comme une bibliothèque en plein chaos, sans aucun moyen de dire l’ordre des « livres ». Pour remédier à cela, chaque clone BAC a été mis en correspondance avec l’ADN humain pour trouver sa position par rapport aux autres clones.

Ensuite, les clones BAC ont été coupés en plus petits fragments d’environ 20 000 paires de base pour le séquençage. Ces « sous-clones » ont été chargés dans une machine appelée séquenceur. Le séquenceur a préparé 500 à 800 paires de base, qu’un ordinateur a assemblées dans l’ordre correct pour correspondre au clone BAC.

Au fur et à mesure que les paires de base étaient déterminées, elles étaient mises à la disposition du public en ligne et en accès libre. Finalement, toutes les pièces du puzzle étaient complètes et disposées de manière à former un génome complet.

Objectifs du projet sur le génome humain

L’objectif principal du projet du génome humain était de séquencer les 3 milliards de paires de bases qui constituent l’ADN humain. À partir de cette séquence, les 20 000 à 25 000 gènes humains estimés ont pu être identifiés. Cependant, les génomes d’autres espèces scientifiquement importantes ont également été séquencés dans le cadre du projet, notamment les génomes de la mouche des fruits, de la souris, de la levure et de l’ascaris. Le projet a permis de mettre au point de nouveaux outils et de nouvelles technologies pour la manipulation et le séquençage génétiques. L’accès du public au génome a permis à la planète entière d’accéder aux informations pour stimuler de nouvelles découvertes.

Pourquoi le projet du génome humain était important

Le projet du génome humain a constitué le premier plan directeur pour une personne et reste le plus grand projet de biologie collaborative que l’humanité ait jamais réalisé. Comme le projet a séquencé les génomes de plusieurs organismes, les scientifiques ont pu les comparer pour découvrir les fonctions des gènes et identifier ceux qui sont nécessaires à la vie.

Les scientifiques ont pris les informations et les techniques du projet et les ont utilisées pour identifier les gènes des maladies, concevoir des tests pour les maladies génétiques et réparer les gènes endommagés afin de prévenir les problèmes avant qu’ils ne surviennent. Les informations sont utilisées pour prédire comment un patient répondra à un traitement en fonction d’un profil génétique. Alors que la première carte a pris des années à réaliser, les progrès ont permis un séquençage plus rapide, permettant aux scientifiques d’étudier les variations génétiques dans les populations et de déterminer plus rapidement ce que font des gènes spécifiques.

Le projet comprenait également l’élaboration d’un programme sur les implications éthiques, juridiques et sociales (ELSI). L’ELSI est devenu le plus grand programme de bioéthique au monde et sert de modèle pour les programmes qui traitent des nouvelles technologies.

Sources

• Dolgin, Elie (2009). « Génomique humaine : Les finisseurs du génome ». Nature. 462 (7275) : 843-845. doi:10.1038/462843a
• McElheny, Victor K. (2010). Dessiner la carte de la vie : à l’intérieur du projet sur le génome humain. Livres de base. ISBN 978-0-465-03260-0.
• Pertea, Mihaela ; Salzberg, Steven (2010). « Entre un poulet et un raisin : estimation du nombre de gènes humains ». Biologie du génome. 11 (5) : 206. doi:10.1186/gb-2010-11-5-206
• Venter, J. Craig (18 octobre 2007). Une vie décodée : Mon génome : Ma vie. New York, New York : Viking Adult. ISBN 978-0-670-06358-1.