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N° 1871 |
N° 20 | ||||
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Enregistré à la Présidence de l'Assemblée nationale |
Annexe au procès-verbal de la séance du | ||||
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le 15 octobre 1999 |
14 octobre 1999 | ||||
OFFICE PARLEMENTAIRE D'ÉVALUATION
DES CHOIX
SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES
RAPPORT
sur
GÉNOMIQUE ET
INFORMATIQUE : L'IMPACT SUR LES THÉRAPIES
ET SUR L'INDUSTRIE
PHARMACEUTIQUE
par
M. Franck SÉRUSCLAT,
Sénateur.
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Déposé sur le Bureau de l'Assemblée nationale |
Déposé sur le Bureau du Sénat | ||||
Recherche - Biologie - Génétique - Médicaments - Santé.
INTRODUCTIONINTRODUCTION
I. STRUCTURE DU RAPPORTI. STRUCTURE DU
RAPPORT
À l'évidence, nous assistons à un bouleversement des moyens
utilisés pour guérir les hommes malades et non seulement les soigner.
Chaque jour, la presse, spécialisée ou non, fait état des recherches et de leurs
résultats prévisibles ; la presse spécialisée en confirme la plupart tout
en restant prudente dans ses audaces.
L'Office parlementaire d'évaluation
des choix scientifiques et technologiques a adopté un rapport destiné à faire le
point sur les enjeux, déjà perceptibles ou prévisibles, de cette rencontre
entre l'informatique et la génomique.
Ce rapport, réalisé à partir
d'informations recueillies en France comme aux États-Unis, nourri de la lecture
de la presse spécialisée et de la consultation d'une documentation scientifique
comprend deux parties :
La première partie décrit la
véritableRÉVOLUTION SCIENTIFIQUE qui bouleverse depuis quelques années le
domaine de la santé.
De façon aussi précise et détaillée que le
permettent les informations recueillies, sont présentées en deux
chapitres :
- LES CONNAISSANCES ET LES TECHNIQUES
ENTIÈREMENT NOUVELLESrécemment maîtrisées :
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La génomique : |
Étude des génomes des organismes, en particulier de l'ensemble des gènes et de leur disposition sur les chromosomes ; |
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La bio-informatique : |
Combinaison de l'informatique et de la biologie, qui permet de déchiffrer les génomes et d'analyser l'information génétique ; |
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Les biopuces : |
Supports issus de la micro-électronique classique, mais sur lesquels sont fixés des fragments d'ADN permettant d'analyser d'autres brins d'ADN ; |
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La chimie combinatoire et le criblage à haut débit : |
Synthèse par combinaison chimique de très nombreuses molécules constituant des candidats-médicaments et tri rapide de ces molécules en fonction de leur action sur les cibles que constituent, par exemple, les protéines. |
- LEURS MULTIPLES APPLICATIONS :
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L'utilisation pour la recherche pharmaceutique de cibles issues de la génomique : |
Chaque gène code pour une protéine ; la déficience ou l'excès de protéine est à l'origine de nombreuses pathologies. L'utilisation des protéines identifiées grâce à la génomique, permet de mieux orienter la recherche pharmaceutique ; |
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La thérapie génique : |
Réparation d'un gène ou apport in situd'un gène fonctionnel ; |
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Les nouveaux vaccins : |
Nouvelles techniques d'immunothérapie ; vaccins à base d'ADN ; vaccins traditionnels découverts grâce à la connaissance du génome des bactéries ; |
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La pharmacogénomique : |
Adaptation des traitements aux malades en fonction de leur profil génétique ; |
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Le diagnostic moléculaire : |
Tests ciblant le patrimoine génétique et permettant de détecter les maladies infectieuses ou génétiques ; |
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Les protéines thérapeutiques : |
L'utilisation des techniques du génie génétique pour la production de protéines par des bactéries ou des levures et, plus récemment par des animaux génétiquement modifiés. |
La deuxième partie présente les NOUVEAUX CHOIX À
FAIRE EN FRANCE, pour bénéficier de cette révolution scientifique, dans
trois domaine :
LA RECHERCHE, ses STRUCTURES et ses
ORIENTATIONS fondamentales, notamment vers la protéomique (étude des
protéines) ;
L'INDUSTRIE, les ACTIONS EN FAVEUR DES JEUNES
ENTREPRISES DE BIOTECHNOLOGIE, les BIOPÔLES ainsi que le problème des
BREVETS ;
LA SOCIÉTÉ, avec les deux aspects spécifiques de
la FORMATION PROFESSIONNELLE et de la MÉDECINE PRÉDICTIVE (étude génétique des
prédispositions à certaines pathologies).
La conclusion propose
une série de recommandations pour profiter de la révolution génomique et en
maîtriser les conséquences.
II. PROPOS LIMINAIRES : GÉNOMIQUE
INTIMEII. PROPOS LIMINAIRES : GÉNOMIQUE
INTIME
Je tiens avant tout à remercier M. Jacques
DANGOUMAU, professeur des universités, praticien hospitalier, pharmacologue
etM. Yves CHAMPEY, président de la Fondation Rhône-Poulenc Rorer,
qui ont bien voulu constituer, pour m'assister dans l'élaboration de ce rapport,
un comité de pilotage dont les conseils m'ont été infiniment précieux.
Dès le début de la préparation de ce rapport, et la rédaction de l'étude
de faisabilité préalable, j'ai découvert combien avaient progressé les
connaissances sur la nature intime de l'être humain. Les scientifiques sont
arrivés à identifier, ou vont y parvenir, la composition du génome humain et,
bientôt, ils n'hésiteront pas à le prendre comme matrice de médicaments
spécifiques, en feront une méthode thérapeutique ordinaire adaptée à une maladie
pour un malade personnalisé. Décrypter ces données nouvelles est indispensable,
l'objectif du rapport étant de mettre à la portée de chacun des informations
claires sur des sujets complexes.
" L'élucidation de la structure
de la double hélice de l'ADN, la découverte de l'ARN messager, le déchiffrement
du code génétique, le décryptage de la mécanique de la synthèse protéique, la
compréhension des grands principes de la régulation des gènes sont des morceaux
d'anthologie, désormais classiques [...]. L'étude approfondie des systèmes n'a
cessé de progresser, appuyée par une impressionnante avancée des méthodes et des
techniques. La plus spectaculaire a été sans doute l'avènement du génie
génétique qui a offert aux biologistes une méthode quasi-générale pour isoler
et purifier des gènes spécifiques, donc de les analyser et les manipuler à des
fins cognitives ou productrices [...]. Dotée de concepts et d'outils
performants, la recherche peut, au niveau moléculaire, aborder la confondante
diversité du vivant [...] (en découvrant en même temps) l'homogénéité
moléculaire du vivant qui contraste avec la grande diversité des formes [...]. À
peine repère-t-on, sur quelques organismes très différents un trait marquant,
que l'on peut formuler une loi générale s'appliquant à l'ensemble ou à des
sous-ensembles du monde vivant [...]. Un biologiste moléculaire, aujourd'hui,
raisonne et se documente de façon quasiment indifférente sur des données
obtenues chez des bactéries, des levures, la mouche du vinaigre, l'oursin, la
torpille, le crapaud, le poulet, le lapin, la souris ou l'homme [...]. Jamais
peut-être l'impact de découvertes fondamentales dans ses applications n'a été
si rapide [...]1(*).
L'origine de la vie, son évolution font étonnement, certes ; les
causes n'en sont, cependant, plus ignorées et des connaissances scientifiques et
techniques peuvent prendre place dans des débats philosophiques ou théologiques.
La vie des êtres humains, des végétaux comme des animaux, est portée par
les mêmes substances chimiques, substances que l'homme sait synthétiser dans
ses cornues : l'ADN, deux bases puriques, deux pyrimidiques, 24 acides
aminés, c'est tout. Avec des milliards de combinaisons, l'homme ne reproduit que
des être humains, tous différents entre eux, noirs, jaunes, métis, blancs, avec
des yeux bridés ou non, hommes grands ou petits, plus ou moins bancals, beaux ou
vilains, mais toujours, et seulement, des êtres à visages, corps et
comportements humains. Végétaux et animaux gênèrent des millions de différences,
de l'arbre immense au pissenlit à la fleur d'une délicatesse surprenante, dans
le règne végétal, de l'éléphant au virus du SIDA dans le règne animal.
Les plus fins détails de l'organisation du génome humain se sont précisés. Les
milliards de nos cellules sont, avec des fonctions précises, réparties dans tous
nos organes, peau et muscles, coeur, foie, cerveau, rein, pancréas, etc. Ces
cellules, sauf celles qui nagent dans le sang, ont des ponts entre elles pour
être maintenues en place ; dans le noyau de chacune d'entre elles est
pelotonné l'ADN avec ses bases puriques et pyrimidiques organisées selon la
séquence née de la fusion des patrimoines parentaux. Chacune de ces cellules
pourrait intervenir dans la naissance et la vie de n'importe quel organe, mais
chacune d'elle est limitée au rôle nécessaire pour l'organe où elle se trouve
logée ; celles qui sont dans le tissu musculaire ne fourniront pas du tissu
cérébral, cardiaque, ou rénal, etc. Le détail de l'intervention de l'ARN
messager, la présence de verrous répressifs ne laissant s'exprimer que la
séquence nécessaire d'ADN ne sont pas encore parfaitement connus.
L'objectif des scientifiques est d'acquérir la connaissance intime de ces
mécanismes et leurs maîtrises ; un jour, ils construiront l'homme à leur
manière pour créer " leur meilleur des mondes ". Fol espoir !
Terrible inquiétude !
Dégager les conséquences du recours au génome
comme matière pour des " médicaments génétiques " conduit à se
demander si l'homme ne serait qu'une étonnante " machine " faite de
moteurs chimiques pour penser, créer, imaginer, aimer ou détester, caresser,
torturer, tuer ou protéger, enchanter ou effrayer... La vie ne serait-elle plus
ce " miracle " impressionnant tant Menuhin (" Je suis né avec
un héritage qui date de milliers d'années. L'enfant est l'incarnation de vies
antérieures ; on croît qu'il est nouveau-né, mais il est le miracle d'une
vie qui n'a pas été interrompue depuis l'origine de l'homme "). Vie de
l'homme, vie des animaux, vie des plantes, toutes ont les mêmes éléments pour
accomplir les actes les plus essentiels comme les plus subtils de la vie à la
mort. Chaque seconde, fraction de seconde, fraction de fraction de seconde, nos
comportements les plus secrets, les plus ordinaires comme les plus compliqués en
seraient-ils dépendants ? La chimie supplanterait-elle toutes les autres
hypothèses ? Rendrait-elle caduc ce qui était légende ou mystère ?
Les premiers éléments réunis pour l'élaboration de ce rapport ont mis en
lumière une fulgurante évolution démultipliée par le développement parallèle des
moyens informatiques mis à la disposition de la recherche, et celui des
connaissances de la structure intime de l'être humain.
Génomique, chimie
combinatoire, informatique, thérapie génique, sont des mots qui aujourd'hui
enthousiasment les uns, inquiètent les autres, font naître des espérances ou des
inquiétudes ; jusqu'où l'homme va-t-il oser aller, sans risques
majeurs ? Quelles chances, quels risques pour l'espèce humaine au moment où
il disposera des clefs de son évolution dès avant la naissance, jusqu'à la fin
de la vie ?
Pour en bien comprendre les rôles respectifs des
composantes de ce génome humain, il m'a été utile d'en faire un recensement
explicatif.
Chaque cellule humaine a un noyau et un cytoplasme, sauf les
globules rouges.
Chaque cellule contient dans son noyau les
46 chromosomes porteurs des facteurs déterminant de l'hérédité
Le chromosome : Au début du XIXe siècle, l'examen
microscopique de cellules animales et végétales traitées par certains colorants
révéla la présence dans leurs noyaux de corps colorés qu'on appela chromosomes,
du greckhrôma, couleur, et soma, corps.
Chaque chromosome
est porteur de nombreux gènes originaux mais il n'a pas de fonction propre pour
autant. Il n'y a pas un gène qui soit porteur d'une finalité type par exemple
" yeux bleus ". C'est la conjugaison des gènes de plusieurs
chromosomes qui permettra que ce caractère héréditaire apparaisse.
Ceci
est vrai pour tous les chromosomes, sauf les chromosomes sexuels.
Chaque
chromosome n'a pas de spécificité par lui-même, sauf sa forme.
Le
composant principal des chromosomes est l'ADN (acide désoxyribonucléique) qui
possède une structure en double hélice lui permettant de stocker et de
transmettre une information génétique " À n'en pas douter,
l'élucidation de la structure de l'ADN marque une étape majeure dans la
compréhension du vivant et ouvre pour la recherche une nouvelle ère : celle
de la biologie moléculaire du gène. Ce dernier, support de l'hérédité, vient en
effet de trouver sa nature... "2(*).
Cette découverte, le 25 avril 1953, par CRICK et WATSON fut saluée par
les plus brillants biologistes du monde et par Salvador DALI :
" Aujourd'hui, les dernières découvertes de la science nous prouvent que
les lois de Dieu sont celles de l'hérédité contenue dans l'acide
désoxyribonucléique, ADN, et que l'acide ribonucléique, ARN, n'est que le
messager chargé de transmettre le code génétique, qui est le legi intimus
des deux acides en question formant ici l'échelle de Jacob de CRICK et
WATSON "3(*).
Cette première découverte n'était, pourtant, pas suffisante pour
connaître et comprendre le mécanisme intime de la transmission de l'information
génétique.
Il a fallu que SANGER, prix Nobel en 1958, interprète le rôle
des protéines à partir des premiers travaux de BANTING et BEST en 1922 sur
l'insuline, première protéine isolée à l'état pur, composée de 177 acides
aminés ; il démontra que ces acides aminés n'étaient pas dans un ordre
aléatoire mais en séquence bien déterminée et, si une seule erreur intervient
dans cet agencement, l'insuline perd ses propriétés. Il en conclut que ces
protéines étaient de grosses molécules chimiquement définies.
Ce sont,
enfin, les travaux de J. MONOD, F. JACOB et A. WOLF, prix Nobel
en 1965, qui ont permis de percer les mystères du mécanisme de la régulation
génétique au niveau de la cellule : on leur doit la découverte de l'ARN
messager ainsi que celle des étapes de la participation des acides aminés à la
constitution des protéines du vivant, qu'il s'agisse des être humains, des
animaux, des bactéries, des microbes mais aussi des plantes : pour tous
ADN, ARN messager, protéines et acides aminés, en des quantités totalement
différentes, sont les supports de la transmission de tous leurs caractères,
jusque dans leurs moindres détails. Cet ADN est localisé dans le noyau des
cellules et sert de matrice pour la synthèse des différents types d'acide
ribonucléique, ou ARN, par le processus de transcription. Il est le support de
la transmission héréditaire.
La molécule d'ADN est une molécule codée que
l'on peut considérer comme un " mot " formé de plusieurs millions de
lettres écrites avec un alphabet réduit de 4 lettres : A, C, G et T
(adénine, cytosine, guanine et thymine). L'ordre dans lequel sont placés ces 4
constituants s'appelle une information codée.
Le génome
est composé de tous les chromosomes d'un organisme vivant, humain, animal
vertébré ou non, plante..., donc de tous les gênes qu'il contient, sans qu'il y
ait de mélange.
La double hélice est constituée par le génome, donc par
tous les chromosomes , donc par tous les gènes. Mais cette double hélice n'a
pas pour autant un contenu physique unique ; elle est faite des
46 chromosomes restant individualisés : elle est faite de
46 fragments.
Le gène est la portion d'un chromosome
qui commande l'expression d'un caractère héréditaire précis : c'est un tout
petit fragment du chromosome Y qui détermine le sexe ; si ce petit fragment
est présent dans la cellule oeuf, il entraîne la " fabrication " d'un
garçon ; s'il est absent, d'une fille... La précision de leur
localisation, permet d'établir, peu à peu, les cartes génétiques.
Chaque
gène est constitué par une séquence de 4 bases allant toujours deux à
deux : adénine et thymine , bases puriques, et guanine et cytosine, bases
pyramidiques. On évalue à environ 80 000 à 100 000 le nombre de gènes.
Dans le cytoplasme sont produits et assemblés une vingtaine
d'acides aminés déterminant la constitution des caractéristiques
génétiques ; On distingue des :
- acides aminés essentiels
apportés par l'alimentation et que l'individu ne peut synthétiser
- acides aminés ordinaires synthétisés par les cellules.
Ces acides
aminés seront ordonnés (= mis en ordre) par l'ARN messager qui, sous la dictée
de l'ADN, aura copié cet ordonnancement. Pour cela, l'ARN messager, avec sa
copie, quitte le noyau, met en ordre les acides aminés contenus dans le
cytoplasme selon les directives recopiées sur le fragment d'ADN dont il est le
correspondant.
Ainsi se construisent les protéines utiles :
- les unes aux formes de la cellule (ce sont des briques de
construction) ;
- les autres aux fonctions assurées par les
cellules.
L'altération, l'absence d'un des éléments ou d'un ensemble
d'entre eux peuvent être à l'origine de maladies. La découverte de la cause
génétique d'une maladie, sauf dans le cas où celle-ci serait ou paraîtrait être
due à un seul gène, est particulièrement difficile, tant le nombre de facteurs
est élevé.
40 mille milliards de cellules (peau, muscles, nerfs...)
contiennent, chacune dans leur noyau, 23 paires de chromosomes. Ces
23 paires sont enfermées dans un zygote totipotent et omnipotent, cellule
initiale née du mariage entre le spermatozoïde du père et l'ovule de la
mère ; celui-ci contient toutes les instructions nécessaires à notre
création puis survie.
Chaque chromosome est un long filament d'acide
désoxyribonucléique (ADN). Cette molécule est un serpentin à deux bandes
formées d'une longue suite d'unités fondamentales, les minuscules nucléotides,
eux-mêmes constitués de trois molécules : un phosphate, un sucre et une
base. Phosphates et sucres forment le serpentin qui s'enroule pour former une
double hélice. Les bases, associées deux à deux, forment des petits liens
perpendiculaires aux deux bandes comme les barreaux d'une échelle torsadée.
La totalité de notre matériel génétique est constituée par quelques
trois milliards de ces barreaux sur ces minces filaments d'un millième de
millimètre d'épaisseur.
Les quatre bases (adénine, cytosine, guanine,
thymine, désignés par leurs initiales A, C, G, T), sont disposées, par paires,
en vis-à-vis, sur chacune des deux bandes, selon une règle immuable :
l'adénine est toujours associée à la thymine (A-T) et la cytosine à la guanine
(C-G). À chaque gène correspond une information génétique définie par le nombre
et l'ordre de succession des paires de bases au sein du gène ; le nombre de
paires de bases sur ces gènes peut aller de 800 à plus d'un million par gène.
Les lettres A, C, G, T, peuvent être considérés comme quatre notes pour
écrire la partition de la vie. La lecture de cette partition se traduit par la
fabrication de protéines (ou d'enzyme, protéine ayant une fonction d'un type
précis, catalytique) toutes constituées d'une chaîne d'acides aminés qui, au
départ, nagent dans la cellule ; ils sont alignés dans un ordre bien
déterminé et caractéristique de la protéine en question. Chaque assemblage de
bases puriques correspond à un acide aminé particulier : le codon CGA code
pour l'acide aminé alanine, le triolet CCA pour la proline...
Dans la
cellule, ces opérations sont dirigées par un organite appelé ribosome : il
déchiffre un assemblage de bases puriques et ordonne à l'ARN messager d'aller
chercher l'acide aminé correspondant ; il lit un assemblage suivant, fait
chercher l'acide aminé pour le faire accrocher au précédent, jusqu'à lire le
dernier de la phrase ; ce gène est limité à ses deux extrémités par deux
triolets caractéristiques, au début ATG qui code pour l'acide aminé
méthionine ; à la fin, le triolet " dit non sens ", TAA, ne
correspond à aucun acide aminé : il ferme le gène.
La molécule d'ADN
mesure 1,80 m de long pour 2 millièmes de millimètre
d'épaisseur ; elle se pelotonne dans un espace de quelques micromètres.
Pour une compréhension plus facile de la fonction de chacun des
composants, génome, chromosome, gène, base purique, acide aminé, protéine, le
recours à des images plus familières peut être utile.
Comparaison avec une bibliothèque et des livres :
Le génome, enfermé dans le noyau, ressemble à une
bibliothèque avec 2 fois 23 rangées de livres édités, les uns par la
mère, les autres par le père ; la confrontation de ces deux éditions d'un
même texte (la vie humaine) est à l'origine de la diversité humaine. Chaque
édition a des petites différences, des petites erreurs dont le mélange, au fil
des générations et des mariages, aboutit à créer nos particularité. Seul l'ADN
mitochondrial échappe à cette règle. Chaque rangée correspond à un chromosome
constitué d'ADN et porteur de caractères héréditaires spécifiques à ce
chromosome; ces livres ne peuvent pas quitter cette bibliothèque
sans le secours de l'ARN messager ; celui-ci prend une copie d'une partie
de livre et la transfère dans le cytoplasme ; les acides aminés, nageant
dans ce cytoplasme sont comparables à des briques ; ils sont assemblés
selon un plan porté par l'ARN messager ; celui-ci transfère des plans ou
fragments de plans exprimés en combinaison des 4 bases puriques entre
elles.
On peut comparer cette combinaison à un code comme le sont le
morse ou un langage ; ce code sert à ordonnancer les acides aminés
considérés comme des briques capables de construire des protéines adaptées aux
multiples fonctions nécessaires à la vie.
III. PROPOS INTRODUCTIFSIII. PROPOS INTRODUCTIFS
Pendant des siècles
et des siècles, faisant référence à Hippocrate et Esculape, médecins et
apothicaires ont fait usage de plantes et de produits d'origine animale pour
tenter d'adoucir les symptômes de maladies et la souffrance des malades. En ces
débuts, la thériaque était une mixture complexe ayant vocation de médicament à
effets généralistes et, surtout, antidote des poisons les plus divers ; peu
à peu, des onguents, des pommades, des sirops, des extraits et autres formes
galéniques ont pris place dans les prescriptions médicales ; puis les
Diafoirus, tant moqués et décriés par Molière, ont usé et abusé de la saignée et
du lavement.
La notion de " principes actifs " et leur
extraction datent du début du XIXe siècle. Nombreux d'entre eux ont été
isolés des végétaux, tels les alcaloïdes (morphine en 1805, strychnine et
quinine en 1818 et 1920, puis cocaïne, codéine...) et les hétérosides
(digitaline cristallisée). En 1889, année de l'exposition universelle à Paris,
la recherche industrielle a fait ses premiers pas et a abouti à la découverte
des antiseptiques, des digitaliques et des antirhumatismaux.
En 1907, le
médecin allemand, P. EHRLICH, en découvrant les arsenicaux de synthèse
efficaces contre la syphilis et la maladie du sommeil, a donné naissance à la
chimiothérapie. Celle-ci a pris son essor rapidement, permettant la
découverte d'antiparasitaires, de barbituriques, d'antipaludéens et de
sulfamides.
Pendant la seconde guerre mondiale, l'ère des antibiotiques a
commencé avec la préparation à grande échelle de la pénicilline, puis la mise
au point de la streptomycine et des tétracyclines.
Sont ensuite apparus
les psychotropes (phénothiazine, benzodiazépine), les antituberculeux
(isoniazide) les corticoïdes (prednissone) et, vers les années soixante-dix, les
médicaments cardio-vasculaires modernes (bêtabloquants).
Tous ces
médicament ont permis d'élargir considérablement la palette des possibilités
thérapeutique, sans toutefois répondre complètement aux exigences déjà
exprimées par Pierre LAROUSSE dans son Grand Dictionnaire Universel du
XIXe siècle :
" La vraie classification des
médicaments reposera sur la connaissance de leurs effets précis et bien
déterminés. Elle doit être établie, non d'après les symptômes de guérison qu'il
font apparaître dans les diverses maladies, mais sur la nature des modifications
qu'ils déterminent dans tel ou tel tissu malade. Chaque tissu malade a
son médicament , comme chaque tissu sain a son
poison ".
Nous assistons actuellement à la naissance de ces
médicaments : certains seront administrés comme leurs prédécesseurs
mais atteindront des cibles très précises, d'autres seront de nature très
différente, par exemple dans le domaine de la thérapie génique.
Cette
rupture a pour origine la rencontre entre l'informatique et la génomique. Elle
va bouleverser les modes de production et d'administration des substances
thérapeutiques, avoir des répercussions considérables .
Voilà que
depuis quelques 20 ans, l'homme découvre sa composition intime, son génome.
Il devient maintenant capable d'avoir la connaissance des rôles et des
effets de l'ADN, des gènes des protéines, des allèles comme des
microsatellites, de préciser quelle est la responsabilité de chacun de ses
composants dans la quasi-totalité des maladies qui ont, donc, une cause
cernable : une faiblesse ou une absence génétique ; voilà aussi qu'il
peut les remettre en état de bon fonctionnement.
La connaissance des
gènes provoque un bouleversement des connaissances et des comportements en
médecine courante, dans l'industrie pharmaceutique, comme dans toutes les
activités qui gravitent autour de la vie et de la maladie des hommes.
Il apprend même la " dualité " des gènes, celui de la
prédisposition à la longévité étant également, par exemple, celui de la
prédisposition à l'infarctus du myocarde précoce...
Il commence à
connaître la composition des protéines codées par les gènes, à déterminer les
conséquences pathologiques de l'excès ou du déficit de production
protéinique ; il peut essayer d'enrayer les maladies en agissant sur leur
cause c'est-à-dire en régulant le niveau d'expression des protéines.
Cette véritable Révolution scientifique préludeà de Nouveaux choix à
faire.
POUR LES TERMES TECHNIQUES,
UN GLOSSAIRE EST
CONSULTABLE EN FIN DE RAPPORT
Elles sont apparues dans les domaines de la génomique, la bio-informatique, les biopuces et la chimie combinatoire associée au criblage à haut débit.
1.1.1. LA GÉNOMIQUE :
1.1.1.1. Définition et procédés
La génomique :
C'est l'étude exhaustive des génomes et en particulier de
l'ensemble des gènes, de leur disposition sur les chromosomes, de leur séquence,
de leur fonction et de leur rôle.
Le génome des organismes vivants est
l'ensemble de leur matériel génétique. Il assure le fonctionnement des cellules
et la transmission des caractères héréditaires au cours des générations. Il est
constitué de molécules d'acides nucléiques (ADN), enchaînements d'unités
élémentaires, les nucléotides. Les nucléotides sont constitués d'un sucre, d'un
phosphate, et d'un élément variable, la base, qui peut être l'adénine, la
guanine, la cytosine ou la thymine. Les gènes, c'est-à-dire les parties d'ADN
porteuses d'une information génétique, ne constituent qu'une partie du génome.
Les génomes des organismes vivants ont des tailles considérables allant
d'une centaine de millions à des milliards de nucléotides. Le génome humain, par
exemple, est composé d'environ 3 milliards de bases. L'étude d'un génome
passe donc par des opérations de cartographie puis de séquençage ainsi que par
l'interprétation des séquences.
La cartographie physique :
C'est le positionnement de repères sur le génome.
On
commence par couper l'ADN en grands fragments. Les grands fragments clonés de
cette collection sont ensuite ordonnés (cartographiés) les uns par rapport aux
autres, au moyen de points de repère (courtes séquences d'ADN) qui servent de
balises identifiant les grands fragments. Lorsque plusieurs fragments ont une
balise en commun, on en conclut qu'ils ont une partie d'ADN en commun. On dit
que les fragments sont partiellement recouvrants ou chevauchants.
En
analysant l'ensemble des fragments d'ADN en fonction de leur contenu en balises,
on peut reconstituer l'enchaînement des balises et des fragments d'ADN, tels
qu'ils existent dans la molécule d'ADN de départ.
La reconstitution de la
molécule d'ADN de départ sous la forme d'un ensemble de fragments chevauchants
constitue la carte physique. C'est à partir de cette carte que sera choisi
l'ensemble minimal de fragments assurant la couverture complète du génome à
séquencer.
Le séquençage :
Pour connaître les " instructions " que renferme un
fragment d'ADN, on lit la succession des bases puriques et pyrimidiques (A, T,
G, C)4(*) de
l'enchaînement. Cette lecture est appelée séquençage.
Un fragment
d'ADN à séquencer est constitué de l'enchaînement de centaines d'exemplaires de
nucléotides dans un ordre défini. Séquencer une telle molécule, c'est déterminer
cet ordre.
Le principe utilisé consiste à réaliser, à partir d'un point
fixe, des copies partielles de la molécule, interrompues au hasard. On
synthétise toutes les copies intermédiaires possibles à partir du point fixe.
Puis on les sépare selon leur taille par une migration électrophorétique
dans un gel poreux. Ces gels permettent de séparer deux intermédiaires
consécutifs qui ont une différence de taille d'un seul nucléotide. Si l'on peut
identifier le nucléotide du point d'interruption sur chacune de ces copies
partielles, de la plus petite à la plus grande, il devient possible de
reconstituer la succession des nucléotides tout au long de la copie.
Dans la pratique, pour identifier les nucléotides terminaux, l'ADN à
séquencer est recopié à l'aide d'un composé chimique qui provoquera
l'interruption au hasard, mais systématiquement à la suite d'un seul des 4
nucléotides A, T, G ou C. On fera donc, en parallèle, 4 séries de copies. Dans
chaque série, toutes les copies seront interrompues derrière un seul type de
nucléotide ; par exemple, toutes les copies intermédiaires d'une série seront
terminées par un A. En outre, le composé provoquant l'interruption est
fluorescent pour pouvoir être détecté automatiquement à l'aide d'un système
optique qui balaye le bas du gel d'électrophorèse dans les séquenceurs
automatiques. Le signal obtenu est interprété par un programme informatique qui
reconstituera la séquence originale du fragment d'ADN analysé5(*).
La rapidité du séquençage :
Les centres publics ou privés de séquençage utilisent des
outils de plus en plus perfectionnés, des séquenceurs à haut débit. Les deux
séquenceurs les plus rapides sont actuellement :
- MegaBace 1000, de la société américaine Molecular
Dynamics-Amersham Pharmacia-Biotech qui permet de séquencer 96 échantillons
par réaction et 1 100 par 24 heures (les premiers appareils ont été
installés en Europe en août 1997).
- Abi Prism 3700, de
la société américaine Perkin Elmer Applied Biosystems, qui permet de séquencer
96 ou 384 échantillons par réaction, et 760 à 1240 par 24 heures (les
premiers appareils ont été installés en Europe en janvier 1999).
Il peut
être également intéressant, pour des raisons de rentabilité et de flexibilité de
coupler plusieurs séquenceurs. La firme canadienne Visible Genetics a mis au
point le Virtual DNA Sequencer. Ce système organise une connexion en réseau de
plusieurs séquenceurs automatisés rapides. La centralisation dans l'ordinateur
des données d'analyse issues de chacun de ces appareils permet de faire
fonctionner l'ensemble comme un seul séquenceur très rapide.
L'interprétation des séquences :
La séquence d'un fragment d'ADN contient une série d'informations qu'il faut identifier et interpréter. Les éléments de séquences les mieux connus correspondent aux gènes, délimités par des signaux de début et de fin. Ces gènes ne s'expriment pas tous en permanence dans une cellule. Leur expression est régulée par des éléments de contrôle, situés dans leur voisinage, qui augmentent ou diminuent leur niveau d'expression en fonction du besoin. Grâce à des programmes informatiques, l'interprétation des séquences permet le repérage des gènes, des éléments de contrôle et de leurs relations.
La cartographie génétique :
Elle constitue une autre façon d'étudier les génomes. Compte tenu de la complexité des procédés déjà exposés (cartographie physique, séquençage, interprétation des séquences), il est évident que des approches différentes peuvent se révéler intéressantes pour la connaissance des génomes. On peut, sans disposer d'un séquençage complet ou de cartes physiques très précises, étudier un caractère physiologie ou pathologie particulier. On fait alors appel aux méthodes de cartographie génétique pour identifier les gènes qui contrôlent ces caractères. Ces méthodes consistent à détecter directement au niveau de l'ADN les polymorphismes, c'est-à-dire les variations génétiques différenciant un individu d'un autre.
1.1.1.2. L'état des connaissances
1.1.1.2.1. La soudaine accélération du séquençage du génome humain
Le projet international " Génome Humain " a été
lancé dès 1990 avec, aux États-Unis, un budget de 18 milliards de francs
sur quinze ans.
Ce programme se fondait notamment sur une carte physique,
localisant géographiquement les gènes sur la molécule d'ADN : elle avait
été dressée à 70 % par le Professeur Daniel COHEN, chercheur au Centre
d'études du polymorphisme humain (CEPH) et au Généthon, le laboratoire de
l'Association française contre les myopathies (AFM), puis achevée avec le
concours des chercheurs de l'Institut de technologie du Massachusetts (MIT).
Il se fondait également sur une carte génétique, situant les gènes selon
leur fonction, établie par le Professeur Jean WEISSENBACH, actuellement
directeur général du Centre national français de séquençage.
Afin que les
travaux soient menés le plus rationnellement possible, tous les responsables des
centres nationaux d'étude du génome se réunirent aux Bermudes en 1996 et
procédèrent au " partage " du génome afin de répartir son séquençage,
chaque équipe étant chargée d'un chromosome entier ou d'une région particulière
du génome.
La France, à cette époque, se montra hésitante et ce n'est
qu'en 1998 qu'elle se vit confier le séquençage des chromosomes 3 et 14
(elle a ensuite renoncé au séquençage du chromosome 3).
Jusqu'en
1998, dans le cadre du programme international public Génome Humain, une
fraction de 10 % des gènes a été séquencée.
Or, depuis un an, ce
programme fait l'objet d'une accélération fulgurante. Le 15 mars 1999, les
Instituts nationaux de la santé américaine (NIH) ont annoncé que le projet
international de décryptage du génome humain avait achevé avec succès sa phase
d'essai et que le financement du séquençage de l'ADN à grande échelle était
décidé. Les échéances annoncées sont proches : un an pour l'ébauche
globale, prévue pour le printemps 2000 et trois à quatre ans pour
l'aboutissement d'un séquençage définitif de grande qualité (moins d'une erreur
tous les cent mille nucléotides), prélude à la compréhension des protéines
sécrétées.
Pour parvenir à ces résultats, les NIH ont réparti
493 millions de francs entre les trois plus grands groupes publics
impliqués dans le séquençage :
- Whitehead Institute à
Cambridge (Massachusetts)
- Washington University School of Medicine
à Saint-Louis (Missouri) ;
- Baylor College of Medicine à
Houston (Texas).
L'institut américain du génome, du département de
l'énergie (Joint Genome Institute of the US Department of Energy, à Walnut
Creek, California) a associé ses efforts à ceux de ces trois grands centres.
Dans le même temps, la fondation britannique Wellcome Trust a annoncé le
versement, dans les douze mois à venir, d'une somme de 460 millions de
francs au Centre Sanger (Royaume-Uni). Le Centre Sanger a été fondé en 1993 par
le Wellcome Trust (la plus grande association mondiale pour la recherche
médicale) et le Medical Research Council. C'est l'un des centres les plus
productifs du monde ; il devrait produire, à lui seul, un tiers du
séquençage du génome humain en 2001.
Les raisons de cette brusque
accélération du décryptage du génome humain sont de deux ordres.
- Tout d'abord, le progrès technique a permis d'accroître les vitesses de
séquençage : en 1992 les chercheurs identifiaient un million de bases par
an. À ce rythme, il aurait fallu près d'un siècle pour achever le séquençage du
génome humain. À l'heure actuelle, la vitesse de séquençage est dix fois plus
élevée, grâce à des appareils tels que les Mega Bace 1000 ou les Abi
Prism 3700. Non seulement on peut séquencer beaucoup plus vite, mais aussi
beaucoup moins cher : le coût de la base séquencée est passé de
5 dollars en 1990 aux États-Unis à 50 cents aujourd'hui.
- Par ailleurs, cette accélération est liée à la " course "
récemment née entre la recherche publique internationale et le secteur privé.
Le généticien américain Craig VENTER a fait sensation en annonçant, le
9 mai 1998 : " J'ai un plan pour achever de façon substantielle
le séquençage du génome humain dans les trois ans à venir ". Pour ce faire,
le fondateur de l'Institut de recherche génomique (TIGR à Rockville, Maryland) a
créé une société privée, la firme Celera Genomics, en s'associant au géant
américain de l'électronique, Perkin Elmer. Celera Genomics s'est équipée de
230 séquenceurs Abi-Prism 3700 dont le prix unitaire est de
300 000 dollars.
Puis la société Incyte Genetics créée en août
1998 par Incyte Pharmaceuticals, pour concurrencer Celera Genomics, a annoncé
qu'elle séquencerait et cartographierait le génome humain d'ici 2001. Elle
utilise des séquenceurs Mega Bace 1000 et a déjà établi de fortes relations
commerciales avec plus de vingt grandes compagnies pharmaceutiques à travers le
monde pour leur vendre les informations issues de ses recherches.
Cette
émergence du secteur privé explique en grande partie le récent et massif
engagement de la recherche publique internationale : il existe de grandes
différences entre les objectifs des uns et des autres.
1.1.1.2.2. La divergence des approches publiques et privées dans le séquençage du génome humain
1.1.1.2.2.1. Deux logiques de recherche différentes
Les sociétés privées ont une stratégie de séquençage
aléatoire sans cartographie préalable qui se veut rapide et puissante. Toutefois
leur technique peut éventuellement se révéler peu efficace et en tout état de
cause elle produit un séquençage " à trous ".
Le séquençage
aléatoire rapide sans cartographie préalable n'a jusqu'alors démontré son
efficacité que sur des génomes simples et pourrait marquer ses limites pour des
génomes plus grands.
Aussi, Celera Genomics, avant de décrypter le
génome humain, va tester sa méthode en séquençant le génome de la mouche du
vinaigre Drosophila melanogaster (120 millions de bases). Si cette
technique échoue pour la drosophile, elle a peu de chance de réussir pour le
génome humain, infiniment plus important et plus complexe. Et même si elle donne
satisfaction pour la drosophile, elle ne sera pas forcément transférable pour le
génome humain.
Quant à Incyte Genetics, elle a déjà testé sa technique en
menant à bien le séquençage complet d'une levure (Candida albicans :
17 millions de bases). Pour cette société se posera aussi le problème de la
taille du génome humain composé de 3 milliards de bases.
De toute
façon, ce type de séquençage est effectué fragment par fragment, chacun d'entre
eux comprenant environ 500 bases. Cela aboutit à une séquence très morcelée
du génome constituée de dizaines voire de centaines de petits segments, non ou
mal positionnés sur les cartes existantes.
Pour reconstituer dans ce
puzzle des morceaux cohérents correspondant aux séquences des gènes, un
gigantesque travail de réassemblage restera à faire. Il manquera inévitablement
des morceaux importants, le résultat étant un séquençage " à trous ".
Selon Jean WEISSENBACH, " On ne peut pas croire que, comme le
dit Craig VENTER, les " trous " restants au terme de son travail ne
représenteront que moins de 10 millièmes du génome humain. Son programme
comporte de nombreux mystères d'un point de vue méthodologique. En réalité, tout
laisse à penser que cette équipe entend réaliser un " écrémage " lui
permettant de trouver toute une série de choses intéressantes à breveter
rapidement "6(*).
Au contraire, les laboratoires du programme international public isolent
des fragments de chromosomes et les ordonnent entre eux avant le séquençage, ce
qui nécessite, au préalable, une cartographie fine des chromosomes. De plus, ils
procèdent à dix vérifications pour chaque séquence, quand les équipes du secteur
privé n'en font que trois. Cette technique est moins rapide mais le succès est
assuré, ainsi que la qualité des résultats obtenus7(*).
Toutefois, il semblerait que dans un premier temps les chercheurs
publics aient décidé, en ce qui concerne le génome humain, de procéder de
manière prioritaire au séquençage aléatoire à faible profondeur en continuant
toutefois à ordonner les clones de fragments d'ADN sur une carte de
préséquençage.
Cette technique permettrait d'obtenir pour le printemps
2000 l'ébauche globale. Cette étape sera bien entendu immédiatement suivie par
un séquençage définitif de grande qualité. Retenir cette solution d'un
séquençage en deux temps à pour avantage de fournir rapidement des données
partielles mais suffisantes pour des projets de recherche de gènes responsables
de maladies dans des régions données. L'offre de ces données, par le secteur
public est essentielle car, là encore, les stratégies du privé et du public
divergent.
1.1.1.2.2.2. Deux logiques d'accès aux connaissances
Les chercheurs du public craignent que les grandes
entreprises privées de génomique ne confisquent l'information, alors que l'accès
à celle-ci est un élément de base indispensable pour la communauté
scientifique.
En 1992, Craig VENTER, alors chercheur aux NIH, avait
déposé des centaines de demandes de brevets sur des gènes dont l'intérêt
biologique n'était pas prouvé. Devant la polémique internationale déclenchée par
cette initiative, les NIH avaient renoncé, sans que les règles du jeu de la
brevetabilité aient été pour autant clarifiées.
Aujourd'hui Craig VENTER
et ses associés ont l'intention de créer une banque de données sur le génome
humain dont personne ne sait exactement quelles seront les conditions d'accès.
Par ailleurs, l'Office américain des brevets a accordé en mars 1999 à la
société Incyte le premier brevet sur des marqueurs d'expression du génome (il
s'agit de portions d'ARN messagers, molécules indispensables à l'expression des
gènes, appelées " Expressed Sequence Tags " EST).
Or, la
position des chercheurs publics est toute autre. Selon des accords
internationaux issus des réunions des centres d'études du génome aux Bermudes,
toute portion d'ADN séquencée à l'aide de fonds publics doit être publiée dans
la littérature scientifique et diffusée rapidement sur Internet afin d'être
disponible pour la communauté des chercheurs.
De plus, tout récemment,
les cinq plus grands laboratoires publics de séquençage (Whitehead Institute,
Washington University School of Medicine, Baylor College of Medicine, Joint
Genome Institute, Sanger Centre) se sont engagés à rendre publics leurs
résultats dans un délai de vingt-quatre heures : " Par cet effort
majeur de financement public, nous permettons que les résultats restent dans le
domaine public, en libre accès pour les chercheurs qui mettent au point les
traitements du futur. C'est crucial pour en recueillir de manière efficace les
vrais bénéfices médicaux " a indiqué Michael MORGAN, directeur du
Wellcome Trust Genome Campus8(*).
1.1.1.3. Les résultats déjà obtenus ou attendus et l'intérêt de ces résultats
1.1.1.3.1. Le génome humain
Bien que son séquençage complet ne soit pas réalisé, les
chercheurs ont déjà identifié de très nombreux gènes impliqués dans les
processus pathologiques. Il est très difficile d'en présenter une liste
exhaustive. On ne peut que citer les découvertes les plus récentes :
Une équipe française vient de démontrer que le cancer du sein de
type médullaire est une entité biologique dans laquelle on trouve 100 % de
mutation du gène p 53, déjà suspecté précédemment d'avoir un rôle important
dans le processus cancéreux.
L'unité de génétique des déficits
sensoriels de l'Institut Pasteur vient de mettre en lumière le fait que plus de
la moitié des surdités héréditaires de l'enfant sont dues à des mutations dans
un gène unique, le DFNB1.
Aujourd'hui, on estime à 1 500 le nombre
de gènes responsables de maladies strictement génétiques identifiés. Mais il est
évident que des milliers d'autres gènes, en partie identifiés, sont impliqués
dans des pathologies plus courantes (cancer, diabète, maladies
cardio-vasculaires ou neurologiques).
Par exemple, au
1er mars 1999, 487 gènes de maladies ont été localisés et
77 gènes de maladies ont été identifiés avec l'aide de l'AFM et/ou de
Généthon.
Ces gènes se répartissent ainsi :
|
- Maladies neurologiques et psychiatriques |
28 % |
|
- Malformations congénitales |
13 % |
|
- Maladies oculaires |
11 % |
|
- Maladies neuromusculaires |
8 % |
|
- Maladies métaboliques et endocriniennes |
6 % |
|
- Maladies systémiques |
5 % |
|
- Maladies cardiovasculaires |
5 % |
|
- Maladies dermatologiques |
5 % |
|
- Maladies ostéo-articulaires |
4 % |
|
- Surdité |
4 % |
|
- Maladies cancéreuses |
4 % |
|
- Maladies urogénitales |
3 % |
|
- Maladies de l'appareil digestif |
3 % |
|
- Maladies hématologiques |
1 % |
1.1.1.3.2. Le génome d'agents responsables de maladies
Si l'on excepte celui des très petits virus, le premier
séquençage complet remonte à 1995. C'est celui d'Haemophilus
influenzae (1,93 million de bases), suivi en 1996 par celui de
Mycoplasma genitalium (9,58 millions de bases). Puis, à partir de
1996, ont été séquencés les génomes de :
- Mycoplasma
pneumoniae (810 000 bases) ;
- Helicobacter
pylori (1,66 million de bases), tenu depuis peu pour responsable de
l'ulcère de l'estomac ;
- Escherichia coli
(4,6 millions de bases) ;
- Borrelia burgdorferi
(1,44 million de bases), agent pathogène de la maladie de Lyme ;
- Mycobacterium tuberculosis ou bacille de Koch. Le génome
de ce bacille, composé de 4,41 millions de bases formant 4 000 gènes,
a fini d'être séquencé en juin 1998 par une équipe de 42 chercheurs dirigés
par le Professeur Stewart COLE, chef de l'unité de génétique moléculaire à
l'Institut Pasteur de Paris et par Bart BASSEL du Centre Sanger au Royaume-Uni.
On peut espérer d'autres découvertes dans un avenir assez proche :
- Des biologistes américains ont réalisé la carte chromosomique de
la bactérie responsable de la syphilis et vont commencer son séquençage.
- Les génomes d'agents pathogènes tels que Streptococcus pneumaniae
(2,2 millions de bases) et Rickettsia prowazekii(1,1 million de
bases) sont à l'étude, de même que ceux de Vibrio cholerae (2,5
millions de bases), responsable du choléra et Plasmodium
falciparum, responsable du paludisme.
- Les génomes dont l'étude
donnera des résultats un peu plus tard sont ceux d'agents pathogènes
responsables de maladies malheureusement bien connues : Listeria
monocytogènes, Candida albicans, Legionella pneumophila
(maladie du légionnaire), Mycobacterium leprae(lèpre), Neisseria
gonorrhoeae (gonococcie), Staphylococcus aureus (infections graves,
notamment la septicémie), Trypanosoma brucei rhodosiense (maladie du
sommeil) Yersinia pestis (peste).
Les génomes des organismes eucaryotes9(*)
Là encore, il est impossible d'être exhaustif mais l'on peut
citer notamment les séquençages sur lesquels travaille le Génoscope
d'Évry :
- l'Arabidopsis thaliana (arabette,
petite crucifère de la famille du colza et du chou) ;
- Le
Tetraodon fluviatilis, un poisson à génome " compact "
c'est-à-dire débarrassé de l'ADN " superflu " (non codant).
Il
convient également d'évoquer la levure Saccharomyces cerevisae, le
premier organisme eucaryote dont le génome ait été séquencé, en 1996, grâce à un
programme international placé sous la responsabilité du professeur
A. GOFFEAU de l'Université de Louvain en Belgique.
Enfin, il faut
souligner l'importance exceptionnelle d'un récent succès : le séquençage du
génome d'un animal a été achevé au début de l'année 1999 ; c'est celui du
ver Caenorhabditis elegans.
Ses 97 millions de bases
forment plus de 19 000 gènes dont 12 000 encore inconnus. Ce
travail considérable a été réalisé par l'Université Washington de Saint-Louis et
le Sanger Center du Royaume Uni.
L'intérêt de ces séquençages
En ce qui concerne les génomes des bactéries
pathogènes, l'utilité de leur décryptage est évidente. Un exemple en a été
fourni très récemment avec le séquençage du Mycobacterium tuberculosis ou
bacille de Koch. La tuberculose connaît aujourd'hui une inquiétante
recrudescence et tue chaque année plus de 3 millions de personnes dans le
monde, les vaccins demeurant bien faibles devant la maladie. Or le séquençage du
Mycobacterium tuberculosis a permis, en octobre 1998, à des chercheurs de
l'unité de génétique mycobactérienne de l'Institut Pasteur de Paris d'identifier
un gène responsable de la virulence du bacille de la tuberculose. Appelé
erp, ce gène commande la production d'une protéine dont le bacille a
besoin pour se multiplier dans les cellules qu'il infecte. Inactiver ce gène
pourrait permettre d'atténuer la virulence du bacille et de produire de nouveaux
vaccins, en particulier des vaccins vivants atténués.
D'une façon plus
générale, il est certain que connaître l'ensemble des gènes et donc des
protéines d'un organisme pathogène est un préalable indispensable à la
compréhension des mécanismes pathologiques induits par ces espèces.
" Cette connaissance devient cruciale à l'heure où l'on assiste à une
généralisation du phénomène de résistance aux antibiotiques et aux moyens de
lutte contre les parasites. Il devient essentiel d'inaugurer de nouvelles voies
de lutte contre les pathogènes. On peut même penser qu'en raison de leur
extraordinaire capacité d'évolution, de nouvelles variétés insensibles aux
nouveaux agents anti-pathogènes ne vont cesser d'apparaître en réponse à
l'utilisation de ces agents. La connaissance du génome permettra néanmoins de
connaître rapidement les changements clés chez ces variants et de prendre des
mesures appropriées "10(*).
- En ce qui concerne les génomes d'organismes eucaryotes, leur intérêt
réside essentiellement dans les possibilités de comparaison avec le génome
humain qu'ils offrent. L'utilité de génomes d'espèces utilisées comme modèles
expérimentaux, comme la souris, dont la physiologie est proche de l'homme, est
évidente. Mais les génomes d'organismes très éloignés de l'homme peuvent être
très intéressants également.
Si l'on prend l'exemple de la levure
Saccharomyces cerevisiae, on constate que certaines protéines humaines
ont une séquence en acides aminés qui ressemble de façon significative à celle
d'une protéine de levure : ces protéines sont " homologues ".
Selon les scientifiques, près de 40 % des gènes connus pour être impliqués
dans une maladie génétique humaine ont un homologue chez la levure11(*). Mais
l'on ignore souvent le rôle des protéines que codent ces gènes humains. La
levure peut alors fournir une indication sur la fonction des protéines. Le
schéma de recherche est le suivant : le gène responsable d'une maladie
génétique humaine est identifié ; la fonction de la protéine qu'il code est
inconnue ; un homologue du gène existe chez la levure ; on utilise
alors la levure comme une " éprouvette biologique " car il est aisé de
détruire ou remplacer un gène précis dans un organisme tel que la levure et
cela permet de commencer à décrypter le rôle et le fonctionnement des gènes dont
l'équivalent humain provoque une maladie génétique. Cette méthode a, par
exemple, été utilisée pour étudier l'ataxie de Friedreich (maladie due à une
dégénérescence des neurones entraînant des handicaps physiques graves et une
cardiomyopathie).
De même, le séquençage du génome du
Caenorhabditis elegans aura des conséquences importantes, toujours
grâce au caractère homologue de nombreux gènes humains avec ceux d'espèces bien
différentes ; grâce à des années de recherche intensive, la fonction de
nombreux gènes du ver est déjà connue. Les possibilités d'études comparatives
seront donc nombreuses.
En ce qui concerne le génome humain,
l'utilité de son décryptage est évidente, ainsi que le rappelle le Professeur
Jean WEISSENBACH.
" Plus de
6 000 maladies d'origine clairement génétique, conséquence d'un défaut
au niveau d'un gène, ont été répertoriées à cejour. Ces maladies
génétiques souvent incurables sont cependant rares, elles affectent un
nouveau-né sur 1 000 à 100 000, voire moins. Depuis une dizaine
d'années, les gènes responsables des maladies génétiques les plus fréquentes
sont progressivement identifiés.
Ils constituent le point de départ à
une approche rationnelle de la thérapie. Cette identification est
considérablement facilitée lorsqu'on dispose de la séquence de l'ADN de la
région dans laquelle le gène a pu être localisé. Cette localisation, elle-même
encore très laborieuse il y a quelques années, s'est considérablement améliorée
grâce à la cartographie du génome humain, préalable indispensable au
séquençage. À ce jour, près de 1 500 gènes responsables de maladies
génétiques ont été identifiés.
À côté de ces maladies strictement
génétiques, d'autres pathologies beaucoup plus communes comme le diabète, les
maladies cardiovasculaires, neuropsychiatriques, etc., ont elles aussi une
composante génétique dans leur origine en général complexe. La recherche
des gènes prédisposant à ces pathologies fréquentes devrait permettre de
disposer de nouvelles cibles pour les médicaments du futur. Ces gènes
représentent donc des enjeux majeurs pour l'industrie pharmaceutique, et la
plupart des grands groupes internationaux se sont lancés dans de grands
programmes visant à identifier les facteurs génétiques prédisposant aux
pathologies communes. Ces travaux n'ont pas encore abouti à des découvertes
majeures mais la séquence complète du génome humain devrait aussi
considérablement faciliter la recherche de ces gènes.
Le diagnostic de
maladies et de prédispositions génétiques reposera lui aussi sur la séquence du
génome. À ce jour, cette activité, qui a bénéficié de nombreux progrès
technologiques, est déjà largement répandue. La connaissance de la séquence
complète du génome va cependant provoquer une véritable explosion dans le
domaine du diagnostic génétique dans le but d'orienter de manière beaucoup plus
ciblée les traitements et éventuellement de mettre en place de nouveaux
modes de prévention12(*) ".
CARTE DU GÉNOME HUMAIN
Localisation sur les
chromosomes de certains gènes
dont les mutations, associées ou non à
d'autres mutations et mécanismes, sont impliquées dans l'apparition, l'évolution
et la gravité de certaines maladies
|
Chromosome 1 Cataracte congénitale | |
|
Chromosome 2 Glaucome congénital | |
|
Chromosome 3 Prédisposition à la schizophrénie | |
|
Chromosome 4 Nanisme (forme achondroplasie, hypochondroplasie)
| |
|
Chromosome 5 Déficit de l'attention et hyperactivité | |
|
Chromosome 6 Prédisposition à la schizophrénie | |
|
Chromosome 7 Cancer du côlon (non polyposique) | |
|
Chromosome 8 Épilepsie précoce | |
|
Chromosome 9 Albinisme oculo-cutané | |
|
Chromosome 10 Fente labiopalatine | |
|
Chromosome 11 Prédisposition au diabète sucré
insulino-dépendant | |
|
Chromosome 12 Prédisposition aux maladies inflammatoires de
l'intestin | |
|
Chromosome 13 Surdité dominante | |
|
Chromosome 14 Prédisposition à l'atopie (eczéma) | |
|
Chromosome 15 Susceptibilité à la dyslexie | |
|
Chromosome 16 Psychose maniaco-dépressive | |
|
Chromosome 17 Prédisposition au cancer du sein (gène BCCR)
| |
|
Chromosome 18 Psychose maniaco-dépressive | |
|
Chromosome 19 Migraine hémiplégique | |
|
Chromosome 20 Déterminant quantitatif de la stature | |
|
Chromosome 21 Maladie d'Alzheimer | |
|
Chromosome 22 Cardiopathies congénitales | |
|
Chromosome X Prédisposition à la schizophrénie | |
|
Chromosome Y Facteur déterminant dans la régulation des gènes
contrôlant le développement des testicules ; dysgénésie gonadique
(femme XY) |
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