L'ADN indésirable, ADN qui ne code pas pour les protéines, joue un rôle sous-estimé dans l'héritabilité des propriétés physiques. C'est ce qui ressort d'un projet ambitieux sur le génome, dont les résultats ont été annoncés cette semaine.
C'est maintenant prouvé sans équivoque :le soi-disant ADN indésirable, qui comprend les paires de bases de notre génome qui n'appartiennent pas à un gène et ne codent donc pas pour des protéines, a une fonction. Et lequel :un projet de génome récemment achevé et extrêmement ambitieux a permis d'identifier d'innombrables nouveaux éléments fonctionnels dans notre ADN.
Onze ans se sont écoulés depuis l'achèvement du projet du génome humain, le vaste projet international qui a présenté pour la première fois à l'humanité une analyse complète de son propre code ADN. C'était une étape importante dans la science, et cela a changé notre façon de nous voir. Dès le premier jour, le « modèle » humain a été consulté par des biologistes moléculaires et des généticiens pour trouver des liens (éventuellement causaux) entre nos gènes et notre corps.
L'une des conclusions les plus surprenantes du projet sur le génome humain était la découverte irréfutable que notre génome ne contenait "que" entre 20 000 et 25 000 gènes (les gènes sont des groupes de plusieurs dizaines ou centaines de paires de bases qui codent pour une protéine particulière). Très étrange, car même si nous sommes beaucoup plus complexes que disons les vers ou les plantes - il suffit de penser à notre riche répertoire de comportements, au fait que nous ayons une conscience ou que nous puissions apprendre et mémoriser des choses - cette prédominance n'est pas présente au niveau le plus fondamental niveau, celui des gènes. En bref, il devait y avoir d'autres éléments dans le génome humain qui, en plus des gènes, remplissaient une fonction dans le fonctionnement quotidien des cellules de notre corps.
Dès le début en 2003, l'objectif du projet ENCODE, coordonné au niveau international, était de détecter ces éléments fonctionnels cachés dans notre génome et de comprendre leur rôle précis - ENCODE signifie ENCyclopedia ou DNA Elements. Un important projet pilote a été achevé en 2007, dans lequel un pour cent du génome humain (qui se compose d'un total de 3 milliards de paires de bases) a été analysé. Ensuite, grâce en partie au développement de techniques d'analyse de l'ADN toujours plus rapides, le rythme s'est accéléré, ce qui a permis au projet d'être déjà achevé cette année. Les chercheurs participants (plus de quatre cents) au projet ENCODE ont analysé ensemble pas moins de 1 640 complets les génomes humains, et ils l'ont fait - important - pour 147 différents types de cellules (des cellules hépatiques aux cellules cérébrales en passant par les globules rouges). La moisson scientifique est impressionnante :une trentaine d'articles ont été publiés cette semaine, dans plusieurs revues, dont Nature et Biologie du génome .
Aucun gaspillage
Les résultats sont assez surprenants, car ils transforment un certain nombre de choses qui sont devenues presque des faits scientifiques au cours de la dernière décennie. Par exemple, l'« ADN indésirable » (la collection de paires de bases qui se trouvent en dehors des parties codantes des gènes et qui ne fabriquent donc pas directement de protéines) s'avère ne pas être aussi inutile que son nom l'indique. Au contraire, l'ADN indésirable regorge d'éléments fonctionnels - il est donc important de lui trouver un nouveau nom. Un exemple d'un tel élément fonctionnel «caché» est un morceau d'ARN (une forme d'ADN qui peut transporter un message) qui est encore appelé «incRNA» pour le moment, et qui fonctionne comme un petit interrupteur pour les gènes qui sont à proximité. «Les incARN fonctionnent comme de minuscules interrupteurs dans un gigantesque réseau électronique complexe. Ils déterminent quelles protéines sont fabriquées par les gènes, où elles sont fabriquées (dans quel type de cellules) et à quel moment", explique le chercheur principal américain John Stamatoyannopoulos de l'université de Washington à Seattle lors d'une conférence de presse téléphonique. « Nous connaissions les incRNA depuis un certain temps, mais c'est grâce à ENCODE que nous avons pu mieux les connaître pour l'ensemble du génome humain et pour différents contextes biologiques. Ils sont vraiment mis en avant maintenant. Et il en va de même pour les autres éléments fonctionnels que nous avons pu identifier dans l'ADN indésirable. J'oserais même dire qu'avec le temps il faudra revoir le statut du gène comme plus petite unité d'information héréditaire, car ces éléments jouent certainement aussi un rôle qu'il ne faut pas sous-estimer dans l'héritabilité des propriétés physiques.'
Cela nous amènerait trop loin de présenter ici tous les éléments fonctionnels de l'ADN indésirable. Mais mettez-les tous ensemble, et vous avez entre vos mains une grande partie du génome humain, bien plus grande que le simple un ou deux pour cent occupé par les gènes codant pour les protéines. "Ainsi, cette métaphore d'ADN indésirable peut vraiment aller à la poubelle", explique Rick Myers, directeur de HudsonAlpha, un laboratoire qui a participé au projet ECODE. «Quatre-vingt pour cent du génome humain semble être constitué de paires de bases qui remplissent une fonction biologique. Cela peut impliquer d'activer ou de désactiver des gènes ou de déterminer la quantité de protéines qui doit être fabriquée en fonction d'un gène particulier. C'est un fait biologique que nous ne pouvons plus ignorer. »
Ces dernières années, de nombreux liens ont été établis entre des mutations spécifiques de certains gènes et des maladies (héréditaires). Cependant, il s'agissait bien souvent de maladies assez rares, que la sélection naturelle a plus ou moins maîtrisées elle-même. Selon les chercheurs d'ENCODE, les éléments fonctionnels qui viennent d'apparaître - comme les incRNAs - pourraient prendre la place des gènes pour faire le lien avec des maladies beaucoup plus courantes. «Nous considérons qu'il est très probable que ce sont principalement les éléments régulateurs de notre ADN qui garantissent qu'une protéine spécifique n'est plus produite dans un certain type de cellule, de sorte que nous puissions ensuite développer un cancer», déclare John Stamatoyannopoulos. Cela signifie bien sûr que la recherche des causes génétiques devient de plus en plus difficile, car elle devient de plus en plus complexe. On pourrait dire qu'avec ENCODE, l'image de la génétique humaine n'est pas devenue plus simple.'
