L'ADN et la génétique en 6 étapes : comment la science a changé le présent et l'avenir de l'humanité

Son nom est l'acide désoxyribonucléique, mais il est mieux connu sous le nom d'ADN. Imperceptible à l'œil humain, cette substance est responsable de ce que nous sommes. Il est présent dans presque tout et définit chacune de ses caractéristiques. La science qui étudie et travaille avec lui est la génétique. C'est pourquoi, lors de la Journée de l'ADN, Infobae s'est entretenu avec quatre spécialistes des jalons qui ont marqué l'histoire de l'humanité grâce à leur « partenariat ».

Moins de 100 ans se sont écoulés depuis, le 25 avril 1953, le biologiste James Watson et le physicien Francis Crick ont publié un article dans lequel ils présentaient la double hélice de l'ADN, grâce à des expériences menées par la chimiste Rosalind Elsie Franklin. Cependant, résumer ces près de 70 ans peut être fantaisiste, car cette science, en quelques années, a prouvé qu'elle serait capable de changer le présent et l'avenir de l'humanité.

1 - Une découverte qui changerait l'histoire de l'humanité, même si elle suscitait une certaine controverse

La première étape de la « science de l'ADN » a été de décrire sa structure : deux chaînes qui serpentent l'une autour de l'autre. Actuellement appelée « double hélice ». « Il y a plus de 50 ans, Watson et Crick ont décrit la chaîne d'ADN et, grâce à elle, ont pu expliquer, en gros, de quoi sont faits les humains et les autres espèces d'êtres vivants », Pablo Kalfayan, médecin spécialiste en clinique médicale et génétique médicale (MN 122 754) et membre du National Cancer Programme, a déclaré à la famille Infobae, Institut national du cancer, ministère de la Santé de la nation argentine

« En 1952, Rosalind Franklin photographie, pour la première fois, la fibre d'ADN. Watson et Crick publient ensuite la double hélice. Mais l'histoire de cette femme, qui travaillait beaucoup, a été ternie car certains disent que son crédit a été volé. Certains disent qu'elle leur a montré une photographie dans un couloir et, comme c'était quelque chose sur lequel ils travaillaient, ils en ont trouvé la logique », a expliqué le Dr Soledad Kleppe, médecin spécialisé en génétique et en maladies métaboliques à l'Institut médical de haute complexité de l'hôpital italien. « Pendant des décennies, il a été essayé d'élucider et cela n'a pas été réalisé, mais après cette publication, les bases pyramidales de la génétique étaient connues », a-t-il ajouté.

En 1962, James Watson, Francis Crick et Maurice Wilkins, chef du laboratoire où travaillait Rosalind Franklin, ont reçu le prix Nobel de médecine. La femme derrière l'image radiographique montrant la double hélice n'a pas été reconnue, car à cette époque, ces prix n'étaient pas décernés à titre posthume.

2- Avec Dolly a commencé un changement qui se compte aujourd'hui en dizaines

Pour les « simples mortels » qui ne connaissaient pas le monde de l'ADN, le clonage était plus proche d'un film de science-fiction que d'un fait accompli. Cependant, Dolly a montré que c'était non seulement possible, mais que c'était un chemin qui m'attendait beaucoup. Le 5 juillet 1996, ce petit mouton a salué le monde et s'est positionné comme le premier mammifère cloné à partir d'une cellule adulte.

Ses « créateurs » étaient Ian Wilmut et Keith Campbell, de l'Institut Roslin d'Édimbourg (Écosse), qui ont choisi de faire connaître leur existence 7 mois après leur naissance. Elle était mère de 6 jeunes et 7 ans après sa naissance, elle a été sacrifiée pour une maladie pulmonaire évolutive. Bien que sa vie puisse être considérée comme éphémère, Dolly a commencé un voyage qui allait changer le monde. Un exemple de cela est le projet mené par le chercheur du CONICET Andrés Gambini, visant à produire les premiers clones d'embryons de zèbres (certaines espèces sont menacées) à partir d'œufs de jument (une espèce appartenant à la même famille).

« Cette technologie a permis la génération d'embryons, de grossesses et de naissances, de Dolly le mouton en 1996 à nos jours, plus de 20 espèces de mammifères ont été clonées », a déclaré Gambini à Infobae, qui est également membre du département de production animale de la Faculté d'agronomie de la UBA (FAUBA) et un spécialiste de cette technique. « Le clonage d'organismes est une forme artificielle de reproduction asexuée où des individus génétiquement identiques sont produits et dans laquelle il n'y a pas de fécondation, c'est-à-dire que les spermatozoïdes ne participent pas au processus de génération de copies génétiques », a-t-il dit.

Selon l'expert, cette technique a plusieurs domaines d'application, dont l'un vise à la conservation des espèces menacées d'extinction. « Le clonage par transfert d'ADN à partir de cellules est une biotechnologie à fort potentiel car elle permet le maintien de la biodiversité grâce à la récupération des espèces, à la reprogrammation nucléaire pour la production de cellules souches et à l'étude liée au développement embryonnaire », a déclaré l'expert.

Pendant ce temps, Hernán Dopazo, docteur en sciences biologiques, chercheur indépendant au CONICET et directeur scientifique des biocodices, a déclaré : « Aujourd'hui, ce que nous faisons avec le clonage et toutes les possibilités qui en découlent « viennent » de Dolly. Les cellules souches, la dédifférenciation de n'importe quelle cellule et la production de cellules font partie de tout le chemin qui l'a suivi. »

« Dolly a été le premier clonage de mammifères, mais avant cela, des organismes mineurs, tels que des bactéries, avaient été clonés. Dolly n'a pas été fabriqué à partir de cellules embryonnaires, mais à partir d'ADN déjà différencié, quoique avec toutes les informations. Dans ce cas, les fonctionnalités de développement ont été mises à disposition et ce code a été réutilisé. En d'autres termes, l'ADN a fonctionné à nouveau « à partir de zéro », et ils ont créé un être vivant avec les mêmes informations », résume Kleppe.

3- La PCR : une technique qui a changé les diagnostics

La pandémie a mis l'acronyme PCR dans la bouche de centaines de millions de personnes. Cependant, peu de gens connaissent son origine ou l'importance de la génétique dans son évolution. Son vrai nom est « réaction en chaîne par polymérase » et c'est une méthode de diagnostic qui permet de détecter un fragment du matériel génétique d'un pathogène.

« Aujourd'hui, pratiquement, nous ne pouvions rien faire sans PCR, qui permet à l'ADN de se multiplier grâce aux enzymes découvertes et qui sont des polymérases. C'est une grande découverte, mais c'est clairement un outil fondamental pour la biologie, les laboratoires et la médecine en général », a déclaré Dopazo. « La PCR permet de détecter une maladie génétique, comme les maladies mendéliennes (NDer : connues sous ce nom parce qu'elles sont héritées à la progéniture selon les lois de Gregor Mendel, il y en a environ 6.000 de cette classe) «, a-t-il ajouté.

À cet égard, le scientifique a expliqué qu'à l'heure actuelle, « les couples sont analysés pour déterminer si la combinaison entre eux ne donnera pas aux enfants des maladies pouvant être prévenues génétiquement. Pour détecter l'embryon qui ne présente pas ces maladies, la PCR et la méthode de (Frederick) Sanger sont utilisées ». Dans le même temps, Kleppe a ajouté : « C'est l'amplification de certaines zones spécifiques. Vous avez toute la chaîne d'ADN et avec la PCR, vous indiquez où et à quelle distance il doit être amplifié. La PCR localise la section et fait de nombreuses copies de cet ADN qui est très petit et difficile à trouver. »

4- Projet sur le génome humain : une décennie, un avenir avec un nouvel horizon

Que sommes-nous ? Qu'est-ce qui nous définit en tant qu'êtres humains ? Pourquoi chaque individu a-t-il une caractéristique particulière ? Ces questions et bien d'autres encore ont été résolues grâce au Human Genome Project (HGP). Initié en octobre 1990, ce programme de recherche international collaboratif visait à générer une carte et à parvenir à une compréhension complète de tous les gènes humains. En seulement 13 ans, l'humanité a réussi à connaître plus de 90 % du génome et il y a quelques jours, elle a atteint 100 %.

« Le projet sur le génome humain a été achevé en 2003, bien que certaines erreurs « acceptables » soient restées. Six groupes internationaux ont travaillé ensemble sur un projet qui a coûté 3 milliards de dollars, et ils ont trouvé le même nombre de lettres dans le génome. C'est une avancée qui durera toute une vie et ce n'était pas tout, car l'un des points les plus pertinents est l'avancement de la technologie qui est venu de pair avec ce projet », a expliqué Dopazo. Selon l'expert, en analysant les deux aspects, l'humanité a réussi à progresser dans ce domaine. « Aujourd'hui, faire un génome vous coûte mille dollars », a-t-il dit.

Le chercheur du CONICET a également souligné que « en 20 ans, il y a eu un changement dans toutes les technologies et c'était l'un des points des projets, car lorsqu'ils sont de cette taille, ils finissent par être des projets technologiques. Nous sommes passés des séquences manuelles et même à la main, à des séquences de 500 génomes en une semaine, pour lesquelles nous avons besoin de multitraitement, de miniaturisation, de parallélisme et d'analyse massive des données : autant d'avancées générées par le projet du génome humain. » Et de préciser : « En 2004, il ne manquait que 8% du génome et il s'agissait de régions très difficiles et courtes. En 2022, il a été achevé. »

« Cette avancée et les découvertes qui l'ont suivie, ainsi que la détection de différents gènes ont permis de rechercher la cause de nombreuses maladies pouvant survenir dans les familles ; leur donner une nomenclature, un nom ou une association. Il peut être identifié lorsque l'ADN « ne fonctionne pas bien », ce qui augmente le risque de maladies telles que le cancer et d'autres maladies non cancéreuses. Bref, grâce à des études génétiques et à la connaissance du génome, nous découvrons des altérations génétiques que l'on peut soupçonner, mais qui sont confirmées par ces technologies. Et cela, même, ils peuvent être étudiés et analysés à la fois chez le patient et dans leur groupe familial », a déclaré Kalfayan.

Pour sa part, Kleppe a expliqué : « Un ADN de modèle a été prélevé sur un groupe de personnes supposées en bonne santé et le travail a été divisé afin que 6 centres de différentes parties du monde puissent l'analyser. Six ans après sa création, les scientifiques travaillant sur le projet sur le génome humain ont convenu que l'information devait être librement accessible pour rendre les données disponibles à tous ceux qui souhaitent faire avancer cette recherche. En 2003, la première partie du projet sur le génome humain a été achevée, plus tôt qu'on ne le pensait, qui avait 15 ans. »

« Jusqu'en 2000 environ, la découverte de gènes a connu une croissance constante et intéressante. Mais entre 2000 et 2010, il y a eu une explosion ; ces avancées sont vraiment écrasantes et exponentielles. En 2022, le premier génome humain complet a été officiellement publié, bien qu'entre 1 % et 2 % du génome ait des structures différentes, de différents côtés. L'avenir est énorme, car grâce à ce que nous savons, nous pouvons prédire et pas seulement parler d'histoire familiale », a ajouté l'expert de l'hôpital italien.

5- Des naissances « à la carte » et de la prévention des maladies héréditaires aux traitements

De 2000 à nos jours, la fertilisation a connu plusieurs avancées. Depuis le premier enfant nommé « à la carte » jusqu'à aujourd'hui, avec la technique appelée « fils de trois parents », les progrès en la matière ont été fulgurants. Mais ce n'est pas tout, une gamme de diagnostics et de traitements a également été ouverte, ainsi que des stratégies visant à prévenir l'apparition et même le développement de certaines maladies.

« En médecine prénatale, les changements possibles au cours de la grossesse sont évalués et les composants sont évalués au niveau de la prise en charge, et les pathologies peuvent être diagnostiquées et traitées au cours de cette même période. Certains syndromes spécifiques peuvent également être détectés et ces aspects peuvent être analysés à la fois dans la petite enfance et dans la deuxième enfance », a expliqué Kalfayan. Mais ce n'est pas tout, selon l'expert, après une naissance, « vous pouvez évaluer différentes pathologies chez les enfants et évaluer le degré ou le risque de récidive, pour une future grossesse ».

Pour sa part, Dopazo a ajouté : « Dans le dépistage génétique, nous analysons des embryons pour savoir lequel peut transférer et ainsi éviter ces maladies à l'âge adulte. Grâce au HPG, des progrès ont été réalisés dans la connaissance des maladies et dans la prévision des risques. Même maintenant, ces pathologies peuvent être prédites dès la naissance d'une personne. Le fait de savoir quel embryon transférer ou quels sont les risques de développer une maladie change la donne et, même, dans quelques années, certaines maladies peuvent être éliminées. »

« Il n'est pas utilisé pour choisir des traits ou des caractéristiques physiques. Si ce n'est pas avec un risque grave de maladie. Avant, ils devaient continuer à avoir des enfants et avec un faible taux de survie ou plus d'enfants, mais avec cette technique, le traitement est effectué in vitro et l'embryon est diagnostiqué avant son implantation. Seuls les embryons qui ne présentent pas de risque de maladie sont implantés. En Argentine, il est très utilisé et la vérité est qu'il permet aux gens d'avoir une famille qui n'aurait pas pu autrement », a ajouté Kleppe.

Enfin, Kalfayan a développé les techniques de diagnostic : « Ma spécialité est la génétique oncologique et grâce aux nouvelles technologies, qui permettent aux personnes et à leurs familles d'évaluer, les risques de développer un cancer peuvent être analysés. En 1994, le premier gène associé au cancer du sein a été découvert, puis l'autre (BRCA1 et BRCA2) a été découvert. Nous savons maintenant que lorsque nous détectons ces gènes mutés, le risque de développer un cancer augmente, bien que cela ne signifie pas qu'il se développera réellement. »

« Cette technique s'applique au cancer, mais elle peut également être appliquée à d'autres pathologies non oncologiques. Les implications de ces avancées sont énormes, en plus de détecter les altérations et de définir des traitements plus efficaces en fonction de son ADN ou de la mutation qu'il présente, et la médecine est déjà précise, car elle cible ces pathologies et les gènes qui présentent des mutations spécifiques », a ajouté le expert de l'hôpital italien.

6- CRISPR : une technique, un nouvel avenir

La dernière étape de cette revue vient de la main de deux scientifiques qui ont également reçu le prix Nobel de chimie 2020. Il s'agit d'Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna, qui ont été récompensées « pour le développement d'une méthode d'édition du génome ». Appelée « ciseaux génétiques CRISPR/Cas9 », cette technique a « eu un impact révolutionnaire sur les sciences, contribue à de nouvelles thérapies contre le cancer et peut faire du rêve de guérir les maladies héréditaires une réalité », comme l'a noté l'Académie royale des sciences de Suède.

« Cette technologie nous permet de couper l'ADN dans une position spécifique, afin que nous puissions éditer, sur la base et dans certaines positions, pour guérir les maladies mendéliennes et d'autres affections peuvent être corrigées », a expliqué Dopazo. À cet égard, il a précisé qu'avec cette technique « il n'est pas possible de travailler sur un organe complet, mais au moins de corriger certains aspects. CRISPR va tout changer. Nous pouvons désormais diagnostiquer, modifier, observer, lire et éditer. C'est impensable ce qui peut être fait à partir de maintenant, cela a de nombreux avantages », a-t-il ajouté.

Alors que Kleppe a ajouté : « CRISPR est une technique d'édition d'informations génétiques. Avant, vous donniez à un virus un gène pour pénétrer dans l'ADN, mais il arrivait n'importe où et pouvait le casser et provoquer une maladie génétique. Cette technique provient de bactéries et est utilisée pour pouvoir entrer des informations génétiques à un endroit précis, de sorte qu'il y a très peu de risques d'erreur. »

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