Intérêt/buts
Sommaire |
Introduction
La séquence d’ADN contient l’information nécessaire aux êtres vivants pour vivre et se reproduire. Déterminer cette séquence est donc utile aussi bien pour les recherches visant à savoir comment vivent les organismes que pour des domaines précis. Cette lecture intégrale du génome permet également de connaître l'emplacement et le nombre des gènes que possède l’organisme, mais en aucun cas le séquençage ne révèle clairement et explicitement la fonction de ceux-ci. Le séquençage est néanmoins une base indispensable. Il accélère notamment de manière spectaculaire les recherches en génétique humaine, et, d’une manière générale, tous les travaux sur la physiologie et la pathologie humaine.
Débouchés dans la médecine
Le séquençage du génome est archivé comme nous l'avons vu (Projet Génome Humain) dans des bases de données publiques, librement disponibles sur le réseau Internet, renfermant l'ensemble des informations du message héréditaire qui détermine chaque individu. Ainsi, lorsque qu'un individu est atteint d’une maladie génétique, c’est-à-dire une maladie humaine due à l’expression de l’allèle d’un gène et on parle en général d’allèle « muté » qui est responsable de la maladie, on va pouvoir, en comparant son génome à celui de la banque de données :
- identifier le gène impliqué et la mutation responsable de la maladie (allèle du gène)
En effet, l’identification des gènes responsables de maladies génétiques était possible depuis plusieurs années mais de manière extrêmement lente. Désormais, grâce au séquençage, le rythme d’identification de ces gènes responsables de maladies s’accélère.
- diagnostiquer et potentiellement trouver des traitements à cette maladie grâce à la connaissance des allèles des gènes responsables permise par la séquence du génome humain dans son intégralité. De plus, le diagnostic génétique peut être pratiqué avant même la naissance dans les familles à risque pour les maladies les plus graves. Ainsi le séquençage peut nous mener à une étude meilleure et plus précise des maladies génétiques.
Ceci devrait donc se traduire dans un avenir proche par l'isolement de très nombreux gènes responsables de maladies génétiques (comme le diabète). Ces découvertes pourront alors être le premier pas vers la mise au point de meilleurs traitements de ces maladies, voire de propositions de thérapies définitives. C'est ainsi qu'un traitement prometteur de l'Ataxie de Friedreich (maladie neurologique évolutive héréditaire caractérisée par une dégénérescence spino-cérébelleuse), directement issu de la connaissance du gène et de sa fonction, a été développé en 1999 par une équipe française à l'Hôpital Necker.
Le séquençage du génome de deux souches de bactéries différentes est une manière efficace de mettre en évidence les variantes dans l’ADN qui modifient le génotype et le phénotype de l'espèce (ex : la drosophile).
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Drosophila melanogaster
Drosophile bithorax
Mais les comparaisons lointaines s’avèrent également intéressantes. La ressemblance entre les gènes des organismes vivants est forte, même pour des espèces séparées par des centaines de millions d’années d’évolution. Les gènes de souris sont très proches de ceux de l’homme (avec la drosophile, le nématode et même la levure ou les bactéries, il existe encore des similitudes frappantes !). Cela souligne que tous les êtres vivants descendent du même organisme primitif apparu il y a près de 4 milliards d’années ; mais cela veut aussi dire que beaucoup d’informations sont transposables d’une espèce à une autre. Un gène humain qui ressemble à un gène de drosophile a de fortes chances de coder pour une protéine qui remplit dans l’organisme une fonction similaire : on peut alors imaginer utiliser certaines espèces animales et même bactériennes pour sauver des vie humaines !
C’est pourquoi le secteur pharmaceutique s’intéresse également à l’étude des génomes, car les microbes et les organismes pathogènes qui nous infectent quotidiennement deviennent de plus en plus résistants aux antibiotiques et ainsi, grâce au séquençage de leur génome, des gènes ou des protéines peuvent être repérés comme cibles de nouveaux agents anti-microbiens ou anti-pathogènes.
Intérêts économiques
La santé humaine n’est pas le seul domaine à s’intéresser au séquençage, l’agroalimentaire voit dans le séquençage des possibilités d’application de plus en plus vastes au fur et à mesure que les recherches en génomique sont de plus en plus poussées. En effet, pour l’agroalimentaire, les biotechnologies constituent un allié indispensable pour répondre à leurs nouveaux objectifs de production dus aux changements climatiques, à l’émergence de nouvelles maladies, à l'explosion démographique mondiale, aux impératifs de protection de l’environnement, aux comportements des consommateurs, et surtout à la nécessité d’obtenir des espèces animales et végétales mieux exploitables.
Ainsi, des centres de séquençage, tels que le Génoscope, se sont engagés depuis quelques années à procéder au séquençage des génomes de céréales, étant donné que les céréales constituent une part essentielle de l'alimentation humaine. Grâce au séquençage, on peut établir une séquence génomique d'une céréale, et partir de là, on pourra:
- dresser un inventaire plus ou moins exhaustif des gènes de la céréale, et même leur assigner une fontion;
- identifier des gènes "cibles" pour leur attribuer des caractères génomiques précis;
- analyser globalement l'expression des gènes de la céréale dans différentes conditions grâce à des outils technologiques;
- et bien d'autres choses encore ...
Le Génoscope a donc réalisé le séquençage de l'Oriza Sativa, soit le riz, étant apparu qu'il fallait en priorité séquencer son génome. En effet, le riz possède le plus petit génome de toutes les céréales (cinq fois plus petit que celui du maïs et quarante fois plus petit que celui du blé!) : il constitue donc une céréale de référence. De plus, on retrouve des groupements des gènes homologues d'une céréale à une autre, ce qui fait du génome du riz un génome modèle pour caractériser les gènes des autres céréales, mais aussi pour sa grande facilité à être transformée. En effet, le riz fait désormais l'objet de travaux sur le rendement, la vigueur hybride, la génétique des résistances aux maladies et ainsi que celle des réponses adaptatives.
La connaissance du génome du riz est donc un outil indispensable pour les sélectionneurs qui souhaitent améliorer leurs rendements et créer de nouvelles résistantes au maladies, à la sécheresse, à tous facteurs climatiques, et dont la qualité gustative pourra corresponre aux comportements des consommateurs.
Le génome de la vigne a également été séquencé au Génoscope, étant donné que la vigne constitue une espèce majeure pour l'égriculture européenne. Ainsi, il est donc rapidement apparu nécessaire de développer des outils génomiques permettant d’accroître les connaissances sur des spécificités biologiques importantes de la vigne telles que la résistance aux maladies, la tolérance aux stress abiotiques, la maturation et la qualité de la baie, et d’autres. Ces connaissances devraient donc permettre de répondre à un fort besoin de marqueurs de l'état physiologique de la plante au vignoble afin de développer des outils pour une viticulture plus précise, plus durable et de qualité (adaptation au stress hydrique, lien entre la qualité technologique et l'état de maturation des baies ...). Un consortium s’est donc organisé, International Grape Genom Program (IGGP), afin de coordonner le développement des ressources génomiques sur la vigne.
Bien d’autres génomes de plantes et de céréales ont été séquencés tels que celui de l'Arabidopsis Thaliana, plante de la famille des Brassicacées à laquelle appartiennent de nombreuses espèces cultivées utilisées dans l'alimentation comme le navet, le chou et le radis, justement afin d'identifier les séquences homologues entre ces plantes, comme c'est le cas pour le génome du riz et ceux des autres céréales.
Depuis une trentaine d’années, des chercheurs de l’INRA ont également commencé à utilisé la séquence du génome porcin afin de répondre aux attentes des professionnels de la filière concernant la qualité de production d’une part, et afin de satisfaire les demandes des consommateurs d’autre part.
Toutes ces études de génomes d’espèces végétales et même animales contribuent à accroître nos connaissances sur leurs caractéristiques dans l’intérêt d’une meilleure exploitation agroalimentaire.
En outre, le séquençage des génomes trouve ses premières applications en agronomie dans la création d’OGM, dont les objectifs tels que l'introduction de gène de résistance à un herbicide, l'amélioration de l'alimentation minérale et azotée, l'amélioration des performances agronomiques, l'amélioration des qualités nutritionnelles et industrielles répondent aux principales motivations de l’agroalimentaire.
Conclusion
Connaître le génome humain dans son intégralité permet donc d'envisager la connaissance des allèles des gènes responsables de maladies génétiques. Ceci pourra faciliter la mise au point de test diagnostics à partir de l'ADN. La connaissance des gènes est en effet une étape indispensable à la compréhension des phénomènes biologiques à l’échelle moléculaire et cellulaire. Dans les années à venir, les applications seront de plus en plus nombreuses dans les domaines de la médecine et des industries pharmaceutique, biotechnologique, agro-alimentaire, ainsi que dans d’autres domaines en relations avec la biologie (agriculture, environnement). Pour toutes ces applications, le séquençage est un point de départ.
Plan
Problématique
Annexe : le séquençage
- Introduction
- Présentation du séquençage
- Chimie des molécules du vivant et technologie de l'ADN
- Historique du séquençage
- Comment se fait le séquençage ?
- Intérêt et buts du séquençage
- Les acteurs de la recherche
- La guerre privé-public
- Bibliographie
