En déroulant le fil du décodage génétique personnalisé - Le repérage de subtiles variations dans l’activité des gènes de la population offre un nouvel éclairage sur les fonctions cellulaires et la propension aux maladies
Coordonné par un laboratoire de l'Université de Genève (UNIGE), un réseau international de chercheurs signe l’étude la plus vaste et la plus exhaustive quant à l'influence des variations génétiques sur l'activité des gènes. Les scientifiques révèlent les potentiels du niveau de résolution du séquençage de l'ARN : obtenu grâce à une technologie de dernière génération, celui-ci permet d’explorer les effets génétiques sur les processus cellulaires. Leur étude présente une image détaillée de la variation de l'activité des gènes dans les cellules sanguines d’un individu à l’autre. Elle pointe également celles parmi les modifications de l'ADN, qui sont responsables de telles différences. Ces résultats ont des implications importantes pour la compréhension de la propension à des maladies tant communes que rares. Les fondements des variations naturelles entre les humains sont également dans la ligne de mire de ces travaux, qui font l’objet d’une publication dans l'édition de cette semaine de la revue Nature.
Notre ADN contient les informations nécessaires pour produire les différentes protéines dont sont constituées nos cellules. Les instructions pour synthétiser de telles protéines sont incorporées dans des séquences d'ADN: les gènes. Cependant, ce précieux matériel génétique ne quitte jamais le noyau, véritable forteresse de la cellule. Ce sont donc des copies, les ARN messagers, qui sont expédiées vers les minuscules usines chargées de manufacturer les protéines et situées à l'extérieur du noyau.
Des mutations dans les gènes entraînent une variation dans l'abondance et la structure de ces ARN messagers. Le phénomène est associé à des changements dans la teneur en protéines des cellules, influençant ainsi la manière avec laquelle certains processus cellulaires sont exécutés. De telles variations d'ADN peuvent ainsi contribuer aux différences de caractéristiques entre les individus et peuvent aussi causer diverses maladies, ou y prédisposer.
Une vision corrigée pour percevoir une nouvelle réalité
Afin d’élucider la nature génétique de cette variabilité, des équipes de chercheurs de Suisse, d'Espagne et du Royaume-Uni, collaborant sous la conduite d’Emmanouil Dermitzakis, prof. à la Faculté de médecine de l'UNIGE et chercheur au Pôle national de recherche Frontiers in Genetics, ont utilisé une nouvelle technologie pour étudier les ARN messagers. Cette procédure d'avant-garde, appelée «séquençage de deuxième de génération», permet d’atteindre un niveau de résolution sans précédent dans la détermination de l'abondance et de la structure des ARN messagers.
Les études précédentes fournissaient des informations approximatives quant aux différences individuelles dans la quantité d'ARN de chaque gène au sein de la cellule. Par ailleurs, les conséquences que l’on pouvait en déduire au niveau moléculaire ne représentaient que la partie visible de l'iceberg. Dans ce nouveau projet de recherche, pour lequel ont été employées des cellules sanguines provenant de 60 personnes d’origine européenne, les scientifiques ont obtenu une vision beaucoup plus détaillée de ces processus. Ceci leur a permis de décrire minutieusement les différences moléculaires dans l’ARN des personnes étudiées. «Pour la première fois, nous sommes capables de ‘lire’ la séquence de pratiquement toutes les molécules d'ARN dans la cellule et de les comparer entre individus» affirme Stephen Montgomery, chercheur en bioinformatique et génétique à l'UNIGE, pour qui ces dernières avancées scientifiques relèvent «du rêve devenu réalité».
La capacité de lire les séquences d’ARN d’un si grand nombre d'individus relève d’une véritable gageure et affine l’appréhension des variations génétiques à un nouveau niveau. «Si l’on considère Genève comme étant une cellule et toutes les voitures comme des ARN messagers, nous étions capables jusqu'à présent de distinguer chaque marque de voiture. Avec cette nouvelle méthodologie, nous pouvons maintenant décrire la couleur et la taille du véhicule, de même que la taille du moteur et d'autres caractéristiques», explique le prof. Dermitzakis. «De toute évidence, une telle augmentation de la résolution constitue une percée majeure dans la compréhension des processus cellulaires et des détail de ce qui différencie les êtres entre eux.»
Une meilleure compréhension pour élaborer des traitements sur mesure Les résultats de cette étude, financée également par le Wellcome Trust, la Fondation Louis-Jeantet, le Ministère espagnol des Sciences et le programme Consolider, auront également un impact sur le domaine de la santé. Car, s’il est communément admis que les variantes d'ADN qui affectent l'activité des gènes peuvent entraîner une propension à certaines maladies, -principalement à des pathologies communes, telles que le diabète, les maladies cardiovasculaires et l'asthme-, comprendre comment des différences aussi subtiles, jusqu'ici inconnues, modulent l'expression des gènes devrait accélérer la compréhension de leurs mécanismes au niveau cellulaire et favoriser l’élaboration plus rapide et plus ciblée de traitements.
Cette étude, publiée cette semaine dans la version en ligne de la revue Nature, fournit un cadre solide pour déterminer l'impact des variations génétiques sur les interactions cellulaires.
Contacts:
prof. Emmanouil Dermitzakis, au tél:: +41 (0)22 379 54 83 ou +41 (0)22 379 55 51