Une étude des cellules de quatre donneurs d’organes met en lumière la façon dont le matériel génétique est lu | Sciences et technologie

Tous les êtres humains étaient autrefois une cellule unique et toute-puissante de 0,1 millimètre, résultat de l’union entre l’ovule de leur mère et le sperme de leur père. À l’intérieur de cette unique cellule solitaire, il y avait déjà un texte unique et étonnant : le génome, plus de 3 milliards de lettres chimiques avec les instructions pour se multiplier et devenir un être humain composé de 30 trillions de cellules. C’est ce que le généticien américain Francis Collins, fervent chrétien et ancien directeur du Human Genome Project, appelle «la langue de Dieu.” Mais il y a un autre dieu, encore plus élevé. Pratiquement toutes les cellules d’une personne partagent le même mode d’emploi original, mais certaines lisent des pages spécifiques et deviennent des neurones dans le cerveau, tandis que d’autres lisent d’autres passages et donnent naissance à des cellules dans les muscles, le cœur et d’autres organes. Ce jeudi, un consortium international a publié la carte la plus complète de l’épigénome humain, que les chercheurs assimilent au livre de la vie.

Les scientifiques ont examiné le matériel génétique de quatre donneurs d’organes décédés, deux femmes et deux hommes. Selon Roderic Guigó, chercheur au Centre de régulation génomique (CRG) de Barcelone, en Espagne, et co-auteur de l’étude, “il s’agit de la carte individuelle la plus complète de l’épigénome humain”. La recherche représente une percée en médecine. Les épigénomes sont des composés chimiques qui se lient au génome – l’ADN – comme s’il s’agissait de surligneurs et de signets indiquant les parties d’un livre à lire. Le processus est fondamental pour le développement normal d’un ovule fécondé, mais il est également essentiel à l’apparition de maladies comme le cancer.

En 2015, un autre consortium international a publié une carte de référence de l’épigénome, mais Guigó souligne que celle-ci était basée sur le génome humain de référence, un texte « archétypal » qui ne correspond à aucun individu en particulier ; au lieu de cela, c’est un mélange de fragments d’ADN d’une douzaine de personnes. La nouvelle étude, publiée dans la revue Cell, montre les cartes personnalisées de 30 tissus différents – poumon, cœur, foie – de quatre personnes décédées. “Pour la première fois, nous pouvons étudier la variation épigénomique entre les tissus et les individus”, explique Guigó.

Si l’ADN est un livre, l’épigénome est la personne qui lit le livre, une sorte de bibliothécaire qui décide quelles parties sont lues

Biotechnologiste Beatrice Borsari

L’ADN d’une cellule est organisé en 23 paires de faisceaux appelés chromosomes. Dans chaque paire, un chromosome est hérité de la mère et un autre du père. La biotechnologue italienne Beatrice Borsari souligne que c’est la première fois que le génome et l’épigénome des deux copies de chaque chromosome sont étudiés avec ce niveau de détail. “Si l’ADN est un livre, l’épigénome est la personne qui lit ce livre, une sorte de bibliothécaire qui décide quelles parties sont lues”, explique Borsari, qui a fait sa thèse de doctorat au CRG et est maintenant chercheuse à l’université de Yale, une autre institution. dans le consortium.

Comparé au génome de référence publié il y a deux décennies, le génome d’une personne contient environ 4,5 millions de mutations. La plupart sont inoffensifs, mais certaines altérations peuvent être nocives ou bénéfiques pour la santé. Les nouvelles cartes épigénomiques mettent en lumière les effets de ces mutations et révèlent si elles ont été héritées de la mère ou du père d’une personne. “Nous avons pu analyser les mutations du génome d’individus spécifiques, comment ils modifient leur épigénome et, par conséquent, comment ils peuvent changer la façon dont ces instructions sont lues dans divers tissus”, explique Borsari. Dans le monde de l’ADN, les fautes de frappe dans le livre transforment également le bibliothécaire qui le lit.

Thomas Gingeras, généticien au Cold Spring Harbor Laboratory et l’un des directeurs du consortium, estime qu’il s’agit d’un pas décisif vers la médecine personnalisée. « Il est clair depuis longtemps que l’idéal serait d’obtenir la séquence du génome de chacun et d’analyser l’effet des variations comme base de diagnostic et de choix d’un traitement. La médecine va dans ce sens. Et ça [research] est une tentative de fournir un modèle pour le faire », a déclaré Gingeras dans un communiqué.

Ce sont maintenant les bases sur lesquelles construire des recherches spécifiques qui nous renseigneront sur le risque de cancer

Généticienne Manel Esteller

Les auteurs ont compilé un catalogue de millions de mutations, appelé EN-TEx, qu’ils ont utilisé pour former un algorithme pour prédire l’impact de ces changements sur le risque de maladie. Beatrice Borsari cite l’exemple de la dyskinésie ciliaire primitive, un trouble respiratoire rare, qui touche les poumons et les oreilles. « C’est une maladie problématique et nous avons pu étudier certaines mutations qui se produisent dans un gène et comprendre comment elles modifient l’épigénome. Si j’ai un patient avec ces mutations, je peux faire des prédictions », explique Borsari.

Elle met l’accent sur un autre avantage de sa carte épigénomique : la capacité d’étudier les effets des mutations sur des organes difficiles d’accès chez une personne vivante, comme le cœur ou le cerveau. Les auteurs ont utilisé des techniques d’apprentissage automatique pour détecter des modèles et tirer des conclusions à partir d’un simple test sanguin.

Le généticien Manel Esteller applaudit les nouveaux travaux (il n’a pas participé à la recherche). “Ce sont les bases sur lesquelles construire des recherches spécifiques qui nous renseigneront sur le risque de cancer, la susceptibilité aux infections graves et les facteurs liés au vieillissement en bonne santé”, déclare Esteller, directeur de l’Institut de recherche sur la leucémie Josep Carreras à Badalona (Barcelone, Espagne) .

Les auteurs reconnaissent les limites de l’étude : ils n’ont enquêté que sur les épigénomes de quatre personnes, toutes d’ascendance européenne et vivant aux États-Unis. «Nous aimerions ajouter plus d’individus, pour une plus grande puissance statistique, ainsi que des personnes d’ethnies différentes. Une mutation peut être courante chez les individus blancs, mais peu fréquente dans d’autres groupes », explique Borsari.

Borsari travaille déjà sur la prochaine phase de la médecine dans son laboratoire de l’Université de Yale. Elle explique que « connaître les mutations du génome est très important, mais savoir comment elles modifient l’épigénome est à un autre niveau et cela nous emmène beaucoup plus loin. Si l’ADN est mon livre et que l’épigénome est la personne qui lit le livre, la prochaine étape consiste à découvrir ce qui se passe après avoir lu le livre. Comment la cellule change-t-elle ?

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