Regards sur la science

Les progrès de la recherche sur les génomes synthétiques

par John Davison - SPS n°318, octobre 2016

Deux avancées récentes concernant les génomes synthétiques (donc entièrement fabriqués par l’homme) méritent d’être soulignées. La première concerne un petit génome, celui de la bactérie Mycoplasma mycoides, tandis que la seconde implique un génome bien plus complexe, le génome humain.

Craig Venter et ses collaborateurs [1] ont synthétisé le premier génome bactérien, JCVI-syn1.0, de Mycoplasma mycoides en 2010. C’était une version entièrement synthétique du génome de M. mycoides qui contient 901 gènes. Ils se sont posé la question : « quel est le génome minimum compatible avec la vie ? » et finalement ils ont synthétisé l’ADN de JVC-syn3.0 qui comporte seulement 473 gènes (dont 438 codent des protéines et 35 des ARN). Ils soulignent que c’est un génome minimal provisoire. JCV-syn3.0 a un temps de doublement de 180 minutes (similaire à JCVI-syn1.0). Le résultat le plus surprenant est qu’il a 149 gènes dont le rôle est inconnu, ce qui suggère la présence de fonctions inconnues essentielles à la vie. Il convient de noter que les cellules sont cultivées dans un milieu nutritif riche et, par conséquent, dans ces conditions, de nombreux gènes sont devenus non-essentiels. Des gènes impliqués dans le métabolisme du glucose ont été retenus car le glucose est la source principale de carbone dans le milieu. De même, les gènes concernés par la maintenance du génome et sa réplication, et le fonctionnement des membranes biologiques sont maintenus. Rechercher la nature des gènes de fonctions inconnues est une perspective passionnante.

Le second grand projet en synthèse de génome (Human Genome Project, HGP-write) [2] implique le génome humain et propose un programme sur dix ans nécessitant environ trois milliards de dollars. Aujourd’hui, la synthèse du génome humain est impossible et pourrait encore l’être dans dix ans. Les obstacles sont en grande partie technologiques mais également financiers et éthiques. Ce projet pourrait débuter en 2016, ce qui correspondrait au vingt-sixième anniversaire de ce qui est maintenant appelé le HGP-read (lire le génome, le « séquencer »). À cette fin, HGP-write (l’écrire) dispose en principe de cent millions de dollars promis par différentes sources. Le coût total est difficile à estimer mais peut être sensiblement inférieur au coût de HGP-read (trois milliards de dollars). On espère atteindre une réduction majeure des coûts de la synthèse d’ADN, comme cela a déjà été réalisé dans le séquençage de l’ADN.

Les retombées du projet, à long terme, sont difficiles à prévoir à ce stade mais comprennent : la culture d’organes humains transplantables, l’ingénierie de l’immunité aux virus, l’ingénierie de la résistance au cancer dans de nouvelles lignées de cellules thérapeutiques, la suppression d’éléments d’ADN « nuisibles » et l’analyse du rôle de l’ADN « non codant ». Il est à noter que les techniques qui seront développées sont souvent génériques et ne se limitent pas aux cellules humaines, mais pourraient inclure d’autres génomes d’intérêt pour la santé publique et l’agriculture.

Une attention considérable sera accordée à la participation du public et à l’examen des implications éthiques, juridiques et sociales, et un pourcentage des fonds sera consacré à ces considérations. Il faut souligner que le projet ne concerne pas la recherche sur les cellules de la lignée germinale. De nouvelles directives et réglementations nationales ou internationales seront nécessaires pour cela.

HGP-write nécessite un effort multidisciplinaire qui pourrait être administré par le biais de centres d’excellence similaires à ceux des centres NIH d’excellence en science génomique.

Références
[1] Clyde A. Hutchison III et al. “Design and synthesis of a minimal bacterial genome”. Science, 25 mars 2016, 351(6280):1414. Sur le site science.sciencemag.org
[2] Jef D. Boeke et al.“The Genome Project-Write”. Science,10.1126/science.aaf6850. Mis en ligne le 2 juin 2016. Sur le site science.sciencemag.org
Mis en ligne le 12 mars 2017
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