Karen Miga se présente comme la « biologiste satellite » et a sa justification. Elle est chercheuse et professeure à l'Université de Californie à Santa Cruz, aux États-Unis, et étudie « l'ADN satellite » des cellules. Il s'agit de l'ADN répété qui forme une bande satellite. Bien que cela semble un problème lointain pour la vie quotidienne, avec ses efforts et son dévouement à ce sujet, la Dre Miga a réalisé un autre exploit scientifique possible dans le monde entier : ils ont décrit le premier séquençage de l'ensemble du génome humain. Il a bénéficié de la collaboration de 100 chercheurs.
La réalisation comprenait des régions de l'ADN de l'espèce humaine jamais vues auparavant qui sont liées à des maladies telles que la dystrophie musculaire et certains cancers, entre autres, et au développement du cerveau. Cela impliquera davantage d'informations afin que des progrès puissent être réalisés dans le développement de diagnostics et de méthodes de traitement pour les patients.
Dans les années 1990, différents groupes de chercheurs avaient décodé le génome d'une bactérie, d'une levure et d'un ver. Entre 2000 et 2003, les scientifiques américains Francis Collins, du secteur public, et Craig Venter, d'une société privée, a annoncé en fanfare des ébauches et des travaux finaux sur le déchiffrement du génome humain avec différentes méthodologies. Des chercheurs du Royaume-Uni, de France, du Japon, d'Allemagne et de Chine ont également collaboré à ces travaux. Plus de 3 milliards de dollars ont été alloués à la lecture de chaque lettre de l'ADN d'une personne.
Mais en réalité, ceux qui se sont concentrés sur l'espèce humaine n'ont obtenu qu'une « image » précise de 92 % du génome en 2003. Les 8 % restants étaient trop complexes pour que la technologie de l'époque puisse décoder, et ce pourcentage est resté exceptionnel. Sur cette « pente », Karen Miga et ses collaborateurs ont travaillé.
« J'ai commencé ma carrière scientifique en tant qu'étudiant dans le laboratoire du scientifique Evan Eichle r lors du lancement du premier projet sur le génome humain en 2001", a-t-il déclaré à Infobae. Ce chercheur, a-t-il ajouté, « avait la vision et a fait ses efforts pour compléter le génome humain de référence, et cela a façonné ma vision de la génomique de nombreuses années avant la formation du Consortium Telomere to Telomere ». Le consortium a commencé ses activités en 2019.
Miga a reconnu : « J'ai trouvé mon amour pour les ADN satellites, les répétitions en tandem dans les lacunes persistantes de notre génome, avec Hunt Willard comme tuteur. Enfin, j'ai fait ma formation postdoctorale avec David Haussler et Jim Kent, reconnus pour avoir rejoint le premier génome humain grâce à des efforts publics et pour leur passion de partager ces ressources de manière large et ouverte. En général, j'ai une vision unique du projet du génome humain, du passé, du présent et du futur. C'est un honneur d'être une petite partie de cet héritage. »
Le génome humain est composé d'un peu plus de six milliards de lettres d'ADN, réparties sur 23 paires de chromosomes. Quatre-vingts pour cent du génome en attente contenait des séquences très répétées et les rejetaient en grande partie sous forme d'ADN « indésirable ». Parmi les régions répétées se trouvaient les parties qui maintiennent les deux brins des chromosomes ensemble et qui jouent un rôle crucial dans la division cellulaire. Il y avait également des « pièces » qui donnaient des instructions pour les usines de protéines de la cellule, et d'autres qui comprenaient des gènes pouvant aider les espèces à s'adapter. Et on ne savait pas quel était l'ordre correct de toutes ces pièces répétées.
Il y a eu un autre problème pour accéder à l'ensemble du génome. La plupart des cellules contiennent deux génomes, l'un provenant du père et l'autre de la mère. Lorsque vous essayez d'assembler toutes les pièces, les séquences de chaque parent peuvent être mélangées et la variation réelle au sein de chaque génome individuel a été cachée.
Le Dr Eichler, qui fait partie du Howard Hughes Medical Institute, a eu l'idée d'obtenir un génome complet en séquençant un seul des génomes au lieu d'en résoudre deux en même temps. Pour cela, il a utilisé un ensemble de lignées cellulaires, qui était étudié par le généticien de l'Université de Pittsburgh, Urvashi Surti : en raison d'un échec du développement normal, ces cellules ont deux copies de l'ADN du père et aucune de celle de la mère. C'est cette lignée cellulaire qui a rendu possible, dans une large mesure, le nouvel assemblage du génome.
D'autres changements ont également contribué à cette percée. Au cours de ces deux décennies, il y a eu des innovations dans le développement d'équipements de séquençage génique fabriqués par Oxford Nanopore Technologies et Pacific Biosciences. Avec Adam Phillippy, le Dr Miga a promu la création du consortium Telomere to Telomere en 2019, constatant que la technologie était déjà en place qui permettait de lire avec précision un million de lettres d'ADN à la fois pour comprendre les parties les plus difficiles du génome.
Outre l'ensemble des lignées cellulaires, le nouvel équipement et le travail collaboratif de plus de 100 chercheurs, le séquençage complet du génome a également eu cette fois l'empreinte d'une femme en tant que leader. Avez-vous remarqué la différence ? , a demandé Infobae au Dr Miga. Il a seulement répondu : « Je suis très heureux de représenter notre consortium, ainsi que les autres dirigeants de Telomères by Telomères, Adam Phillippy et Evan Eichler. Nous avons publié six articles portant sur l'ensemble du génome. Environ la moitié des auteurs sont des femmes et nous célébrons les réalisations d'un grand nombre de scientifiques en début de carrière. »
On ne parlera plus de « junk DNA » après les 6 articles publiés par le consortium dans la revue Science. « L'ADN indésirable » n'est qu'une façon de décrire un ADN dont nous ne comprenons pas très bien la fonction. Nous espérons que cette carte complète aidera les chercheurs à trouver une nouvelle signification et une nouvelle fonction dans ces régions jusque-là ignorées », a déclaré Miga. La possibilité de trouver plus de réponses à différentes maladies est désormais ouverte.
« La possibilité d'étudier chaque base de génomes entiers (ou des télomères par des télomères) mènera à de nouvelles découvertes génétiques qui permettront à terme d'améliorer notre compréhension de la santé humaine et de la maladie », a-t-elle dit. « Les nouvelles régions fournissent des cartes qui pourraient être utiles pour comprendre les anomalies chromosomiques structurelles communes observées dans la population générale, telles que les translocations robertsoniennes affectant les bras courts des chromosomes acrocentriques, qui viennent d'être publiées pour la première fois dans le cadre de notre étude, » commenté.
En outre, a-t-il ajouté, « nous nous attendons à avoir des cartes de toutes les régions centromériques, ou des lieux qui sont importants pour que nos chromosomes se séparent correctement chaque fois qu'une cellule se divise, pourrait nous aider à comprendre les aneuploïdies, telles que la trisomie 21 ou le syndrome de Down, ou d'autres erreurs courantes dans le nombre de copies chromosomiques dans les cancers et le développement précoce ».
Pendant ce temps, le Dr Miga n'est pas satisfait de l'ensemble du génome humain. « Nous allons générer des cartes présentant une diversité génomique mondiale afin de rendre la science plus équitable. » Le fait est que le génome décodé en 2003 n'était basé que sur des échantillons prélevés sur 11 individus seulement. Avec le Dr Eichler, ils ont lancé le projet Human Pangenome. Il est financé par le National Institute for Human Genome Research (NHGRI) des États-Unis à Bethesda, dans le Maryland, à hauteur de 30 millions de dollars. Ils recherchent un séquençage détaillé du génome, incluant 350 personnes de différentes origines ethniques.
« L'idée est de générer des cartes plus complètes des génomes humains à travers le monde. Cela augmentera la diversité génomique afin de rendre la science plus équitable. Notre objectif est de générer les cartes plutôt que de déchiffrer les résultats », a-t-il dit. Toutes les données seront partagées et la médecine génomique est destinée à être plus équitable pour l'humanité tout entière. « Pour tenir compte de toute la diversité des variations génétiques humaines, le Human Pangenome Consortium a rejoint le Consortium Telomere by Telomere pour constituer une collection de génomes de haute qualité provenant de diverses populations. Ce sera un objectif fondamental dans les années à venir », a déclaré Miga. « Il est important que nous y parvenions bien, et notre équipe se concentre sur la qualité pour s'assurer que cette ressource présente un large avantage », a-t-il dit.
Le Pangénome est réalisé d'une manière différente des projets précédents. Au sein de l'équipe, des experts en bioéthique surveillent chaque étape pour s'assurer que des normes élevées d'éthique de la recherche sont respectées. De plus, les 350 génomes proviendront de lignées cellulaires contenant des copies des deux parents. Cela signifie qu'ils devront utiliser des outils informatiques complexes pour séparer les génomes et s'assurer qu'ils capturent avec précision les variations structurelles. Ils ont déjà terminé 70 génomes dans le cadre de cette initiative. L'objectif est d'en terminer 350 d'ici 2024.
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