L'ADN non codant, qui ne produit pas de protéines, joue un rôle clé sous-estimé dans l'hérédité des traits physiques. C'est la conclusion majeure d'un projet génomique ambitieux, dont les résultats ont été publiés récemment.
C'est désormais prouvé sans équivoque : l'ADN dit "non codant" – ces séquences de bases du génome humain qui ne font pas partie des gènes et ne codent pas pour des protéines – remplit bel et bien des fonctions essentielles. Un projet génomique extrêmement ambitieux, récemment achevé, a permis d'identifier d'innombrables éléments fonctionnels dans cet ADN.
Onze ans après l'achèvement du Projet Génome Humain – qui a fourni la première carte complète de notre ADN –, ce nouveau jalon scientifique transforme notre compréhension du génome. Dès ses débuts, les biologistes moléculaires et généticiens ont scruté ce "modèle" pour relier gènes et phénotypes humains.
Une surprise du Projet Génome Humain : le génome humain ne compte que 20 000 à 25 000 gènes (séquences codant pour des protéines spécifiques), un chiffre modeste comparé à notre complexité biologique – comportements riches, conscience, apprentissage et mémoire. Cela suggère l'existence d'autres éléments régulateurs au-delà des gènes classiques.
Lancé en 2003, le projet ENCODE (ENCyclopedia of DNA Elements), coordonné internationalement, visait à cartographier ces éléments fonctionnels cachés. Un pilote sur 1 % du génome (3 milliards de paires de bases) a été bouclé en 2007. Grâce à des avancées technologiques, plus de 400 chercheurs ont analysé 1 640 génomes complets de 147 types cellulaires (hépatocytes, neurones, globules rouges...). Une trentaine d'articles ont été publiés dans Nature et Genome Biology.
Aucun gaspillage génétique
Ces résultats bouleversent des dogmes : l'ADN non codant n'est pas "poubelle". Il abonde en éléments fonctionnels méritant un nouveau nom. Par exemple, les lncRNA (long non-coding RNA), qui agissent comme interrupteurs pour les gènes voisins. "Les lncRNA sont de minuscules interrupteurs dans un vaste réseau, contrôlant production, localisation et timing des protéines", explique John Stamatoyannopoulos, chercheur principal à l'Université de Washington (Seattle). "ENCODE les a révélés à l'échelle du génome et dans divers contextes cellulaires. Ces éléments redéfiniront le rôle du gène dans l'hérédité des traits physiques."
Toutes les données ENCODE sont librement disponibles sur www.encodeproject.org, incluant chromosomes, gènes, éléments fonctionnels et paires de bases. Un bagage en biologie moléculaire aide, mais le site est ouvert à tous.
Ensemble, ces éléments couvrent bien plus que les 1-2 % des gènes codants. "Quatre-vingts pour cent du génome est fonctionnel : activation/désactivation de gènes, dosage protéique... L'ADN 'poubelle' est une idée obsolète", déclare Rick Myers, directeur de HudsonAlpha.
Si les mutations génétiques expliquent des maladies rares, les éléments non codants comme les lncRNA lient aux pathologies courantes, dont le cancer. "Les dérégulations régulatrices bloquent souvent la production protéique dans certains tissus, favorisant les tumeurs", note Stamatoyannopoulos. ENCODE complexifie – et enrichit – la génétique humaine.
