L’un des projets les plus ambitieux de l’histoire commence et est conçu depuis l’Espagne : un atlas de tous les êtres vivants cellule par cellule | Science

Certains des meilleurs scientifiques du monde réunis le 15 mai dernier à Barcelone avec une idée folle sur la table : étudier chaque espèce d’être vivant, cellule par cellule, pour réaliser un atlas capable d’éclairer l’évolution de la vie sur Terre et l’origine de phénomènes comme la pensée humaine et les maladies. L’idée, apparemment insondable et folle, est née dans la tête de Arnau Sebé Pedros, biologiste né il y a 37 ans dans la ville de La Fuliola à Lleida. Il étudie les cellules, mais sa véritable passion est l’ornithologie. Il le vit avec obsession. Voyagez dans des endroits exotiques et essayez de voir absolument toutes les espèces d’oiseaux, même si vous devez passer une semaine à chasser un oiseau brun indescriptible. Cette ambition totalisante pourrait expliquer sa détermination à créer ce qu’il a appelé « l’Atlas Cellulaire de la Biodiversité ».

Sebé Pedrós travaille au Centre de Régulation Génomique, en face de la plage Somorrostro de Barcelone, un lieu occupé par des cabanes jusqu’en 1966 et aujourd’hui siège de demi-douzaine d’instituts scientifiques de pointe. Le bureau du biologiste est petit et sobre. Trois méduses, appelées Gary, Gerry oui Cerise, ils montent et descendent dans un aquarium circulaire. Assis face à eux, le chercheur clame que son projet n’est plus un rêve inaccessible. La Fondation Gordon et Betty Moorecréée dans la ville californienne de Palo Alto par le co-fondateur d’Intel et son épouse, vient d’investir 3,6 millions d’euros pour lancer l’initiative.

Sebé Pedros déjà C’était l’actualité mondiale en septembre. Son équipe a analysé cellule par cellule les quatre espèces connues de placozoaires, d’étranges créatures animales en forme de minuscules crêpes. Ce sont des organismes marins d’à peine un millimètre, comptant chacun environ 50 000 cellules, qui se sont séparés du groupe humain il y a 800 millions d’années. Le travail minutieux de Sebé Pedrós et de ses collègues a révélé que ces êtres minuscules, dépourvus de cerveau ou de tout autre organe, possèdent quelque chose de similaire aux neurones, les cellules responsables de la pensée.

Le biologiste avance que l’Atlas cellulaire de la biodiversité révélerait une multitude de secrets de la nature. « Nous devons être prêts à faire face à des découvertes inattendues. Nous n’avons pas étudié les placozoaires pour comprendre l’évolution des neurones et du système nerveux. Cette motivation naturaliste est ce que j’aime le plus. « Nous sommes des explorateurs », dit-il.

Chaque être vivant possède un ADN exclusif, présent dans chacune de ses cellules. Dans le cas des humains, l’ADN est comme un piano doté de 20 000 touches : les gènes. Toutes les cellules ont le même piano, mais chacune d’elles joue une mélodie différente, c’est pourquoi certaines sont des neurones dans le cerveau et d’autres font partie du muscle ou de la graisse de la poignée d’amour. Sebé Pedrós donne un exemple. Son groupe créé il y a quelques années le premier atlas cellule à cellule coliflore de corail, un organisme qui forme des récifs dans les eaux peu profondes de l’océan Indien et du Pacifique. L’analyse a révélé 40 types de cellules différents. L’un d’eux, chargé de s’accrocher au rocher, touche constamment une touche qui active la production d’un composé antimicrobien, comme s’il voulait nettoyer les alentours. L’atlas des cellules coralliennes a mis en lumière une nouvelle substance au potentiel antibiotique, en pleine alerte mondiale en raison de la menace de superbactéries résistantes à tous les médicaments connus. “C’était une surprise. Le potentiel de trouver de nouveaux gènes dotés de nouvelles fonctions est très élevé », se réjouit Sebé Pedrós.

La réunion du 15 mai à Barcelone a été un succès. Les dirigeants des principaux consortiums internationaux concernés étaient présents, comme le biologiste américain Harris Lewincoordinateur de Projet BioGénome Terre, qui vise à lire l’ADN de toutes les espèces d’animaux, plantes, champignons et protistes. Le bioingénieur belge a également participé Stein Aertsconducteur de Atlas cellulaire de la moucheet le chercheur britannique Marc Blaxterqui étudie 70 000 espèces britanniques dans le cadre du projet L’arbre de vie de Darwin. Les responsables de l’Atlas des cellules humaines, l’Israélien Aviv Regev et l’allemand Sarah Teichmannils sont intervenus par visioconférence.

Les 3,6 millions d’euros de la Fondation Moore serviront à lancer la « phase 0 » du projet, explique Sebé Pedrós. Le biologiste et ses collègues peaufineront les méthodes d’analyse de chaque espèce et prépareront l’infrastructure de la base de données monumentales, en collaboration avec Irène Papathéodorou, de l’Institut européen de bioinformatique, dans la ville anglaise de Hinxton. « Nous voulons avoir la maison prête pour toutes les données que nous commencerons à produire à grande échelle », déclare Sebé Pedrós.

« De nombreuses personnes travaillent sur ce sujet dans le monde, mais nous manquons vraiment de coordination. Quand on veut accéder aux résultats d’une espèce, c’est le chaos absolu. Il n’existe aucune norme d’aucune sorte. Il n’y a pas non plus d’effort coordonné pour voir qui fait quoi. “C’est le Far West”, déclare le biologiste, qui finalise un article pour annoncer au monde son initiative dans une revue scientifique de premier plan. « Je connais beaucoup de gens qui ont fait de nombreuses expériences qui n’ont pas fonctionné et qui ont gaspillé des milliers et des milliers d’euros, mais il n’y a pas de culture de publication de vos méthodes expliquant tout ce qui n’a pas fonctionné pour vous. La prochaine personne qui essaiera devra réinventer la roue. Nous voulons ouvrir le champ et faire en sorte que personne ne garde pour soi ses tours de magie », déclare Sebé Pedrós. C’est la première fois qu’un consortium scientifique de cette ampleur est lancé depuis l’Espagne.

La phase 0 du projet étudiera huit espèces, déjà analysées précédemment, cellule par cellule, pour tester les protocoles. Ils seront la mouche des fruits, le ver Caenorhabditis elegansune annélide (le groupe des vers), une plante du genre Marchantie, une anémoneun champignon, et ventes de salaires et éventuellement un oursin ou une étoile de mer. «Nous souhaitons étudier des organismes difficiles à manipuler, aux parois dures, pour tester une demi-douzaine de méthodes d’analyse cellule par cellule», explique Sebé Pedrós. Les techniques courantes consistent à briser un individu et à obtenir une suspension de cellules individuelles en utilisant la force, des ondes sonores ou des enzymes. Ensuite, nous examinons quelles touches du piano à ADN joue chaque cellule. «Nous souhaitons obtenir une méthode universalisable», souligne le biologiste.

Le projet ouvrira un nouveau monde pour la science. « Les atlas cellulaires ne vous renseignent pas seulement sur la biologie de l’organisme que vous analysez. Vous pouvez également étudier leurs interactions : qui d’autre se trouve à l’intérieur de leurs cellules et dans lesquelles exactement », détaille Sebé Pedrós. Son équipe a enquêté proliférations de microalgues dans l’océan, liés à des virus géants qui détournent la machinerie cellulaire. Les scientifiques peuvent analyser dans quel type de cellules se trouvent les envahisseurs et comment ils usurpent les touches du piano.

Le biologiste imagine déjà la phase 1 du projet. « Nous pourrions commencer avec environ 100 espèces qui couvrent tout l’arbre de vie. Il nous faudra encore 10 ou 15 millions d’euros», calcule-t-il. “L’idéal serait d’échantillonner des organismes qui se trouvent de part et d’autre des grandes transitions, comme l’apparition des êtres multicellulaires et l’origine du système nerveux”, ajoute-t-il.

Sebé Pedrós a grandi parmi les oiseaux typiques des steppes de les terres arides de Lleida. Il a réalisé des expéditions à la recherche d’oiseaux en Afrique du Nord, en Turquie, en Thaïlande, au Chili et en Israël, avec plus de 2 000 espèces observées. récemment vu une chouette de Tengmalm, une des rares espèces encore visibles en Espagne. Dans les jungles orientales de l’Australie, il rencontra le casoar mythiqueun oiseau mesurant jusqu’à deux mètres de haut qui peut tuer des gens. Dans son petit bureau de Barcelone, il n’y a pas de décoration, juste un dessin de un tapaculo —un oiseau brun du Chili— et une carte postale avec le visage de Charles Darwin, le père de la théorie de l’évolution par sélection naturelle. « Ce qui nous intéresse, c’est d’étudier l’évolution des types cellulaires », précise-t-il. “Mais il y a d’abord beaucoup de questions techniques denses et ennuyeuses que nous devons résoudre.”

Vous pouvez nous écrire à [email protected] ou suivre MATÉRIEL dans Facebook, Twitter, Instagram ou abonnez-vous ici à notre bulletin.

_