Réseau d'information sur le séquencage du genome

Histoire du sequencage

L’histoire du séquençage ADN

Les fondements du séquençage ADN sont relativement récents au regard de l’histoire de l’humanité. En voici les principales étapes.

La découverte de l’ADN

Les recherches fondatrices eurent lieu dans la seconde moitié du 19ème siècle, lorsque le biochimiste suisse F. Miescher parvint à isoler une substance inconnue jusqu’alors. Il réussit à démontrer qu’elle contenait du phosphore, élément nouveau pour les chercheurs, et qu’elle était acide. Elle fut donc nommée acide désoxyribonucléique (ADN).

Une seconde étape essentielle débuta en 1912 lorsque le physicien allemand, Max Von Laue, fonda la discipline de la radiocristallographie et permit au britannique W. Astbury d’étudier l’ADN par cette technique dans les années 1930. Il démontra ainsi sa structure en long filament et sa composition par une succession de bases empilées selon un espace régulier de 0.34 nm.

En 1932, alors que Fred Griffith, un microbiologiste anglais, cherchait un vaccin contre la pneumonie, il constata que des pneumocoques virulents morts pouvaient transmettre certains de leurs caractères à des pneumocoques vivants non virulents, véhiculant ainsi la maladie. Il fallut attendre 1944 et les travaux d’Oswald Avery pour démontrer que l’ADN était cette substance chimique qui se transmettait.

L’ingénierie génétique

Dans les années 60’s, le fonctionnement interne global de l’ADN était connu. Désormais certains de l’universalité du code génétique (sauf rares exceptions), mais également que des maladies pouvaient s’expliquer par des erreurs génétiques, les chercheurs estimèrent le remplacement des gènes défectueux théoriquement possibles. Il leur fallut donc mettre au point une technique capable d’intervenir sur les molécules.

Ce fut la découverte des enzymes dites endonucléases de restriction en 1965 par W. Arber, D. Nathans et H. Smith qui rendit opératoire la biologie moléculaire. Ces enzymes avaient en effet la propriété de couper l’ADN au niveau de séquences bien spécifiques, ce qui permettait aux chercheurs d’intervenir précisément sur la molécule. En 1971, la première séquence comportant un gène étranger fut créée.

Dès cet instant, des voix s’élevèrent parmi les scientifiques pour contrôler, si ce n’est interdire, les travaux liés à ce qui était désormais appelé manipulation génétique. Après l’instauration d’un moratoire durant quelques années, les chercheurs puis les gouvernements optèrent pour la création d’instances de contrôle.

Vers l’industrie génétique

En 1983, K. Mullis inventa la PCR (polymerase chain reaction), une technique permettant d’amplifier l’ADN de façon exponentielle et ainsi d’obtenir in-vitro une grande quantité d’ADN. En combinant cette méthode à celle de la Taq polymérase, une ADN polymérase stable à haute température, on fut en mesure d’identifier une personne à partir de ses empreintes génétiques. Cette méthode fut introduite en médecine légale à compter de 1987.

En 1980, Olson et D. Burke réussirent à cloner une grande quantité d’ADN (250kb) et construisirent des chromosomes artificiels de levure. Ils ouvrirent la voix à des travaux d’amélioration qui permirent par la suite de cloner jusqu’à 2 millions de paires de base.
A partir de 1990, les travaux de séquençage du génome de nombreuses espèces furent entrepris. On peut citer le séquençage complet du génome :

  • - De virus
  • - De bactéries pathogènes ou non
  • - Du Nématode Coenorhabditis elegans
  • - De la drosophile
  • - La plante Arabidopsis thaliana

Le projet génome humain

L’idée de l’initiation d’un programme spécifique au séquençage du génome humain fut lancée dès 1985. Après deux années de discussions entre scientifiques et gouvernants, la décision fut prise de lancer un immense programme de décodage du génome humain, sous la direction du Human Genome Organisation (HUGO) chargé de coordonner les travaux internationaux : 3 milliards d’euros furent investis à compter de 1989 pour une recherche prévue sur 15 ans.

Alors que la direction d’un tel projet fut finalement confiée au National Institutes of Health, Craig Venter fonda une société privée, le Celera Genomics dans l’objectif de revendre l’accès au génome à des groupes pharmaceutiques. Considérée comme intolérable, cette démarche fut unanimement condamnée, le patrimoine génétique appartenant à l’ensemble de l’humanité.

S’en suivit une course au séquençage qui prit fin en juin 2000, date à laquelle Bill Clinton annonça que le séquençage brut du génome humain était achevé. Il s’agissait cependant d’une première ébauche ‘brute’ qui nécessita encore de nombreuses recherches. (voir article Le projet génome humain).