Le consortium international "Projet Génome Humain" (Human Genome Project) a annoncé aujourd'hui (08 Mai 2000) le démarrage officiel de la phase finale du projet de séquençage du génome humain qui vise à déchiffrer les 3 milliards de bases de l'ADN que comporte le corps humain. Cette annonce marque la transition entre la phase initiale de génération d'une "version de travail" de l'ADN humain et la phase finale de production de la séquence complète "terminée".

Seize centres de par le monde - des Etats-Unis d'Amérique au Japon en passant par l'Europe et la Chine - vont officiellement commencer la seconde phase du "Projet Génome Humain" demain, le 9 mai 2000.

La première phase a permis de couvrir la vaste majorité des chromosomes humains en 14 mois. L'ADN restant de cette première phase est déjà dans les processus de production des centres, et sera transféré dans les banques de données publiques dans les six prochaines semaines.

La seconde phase consiste à produire d'une séquence "finie" du génome humain, c'est à dire à compléter les trous dans la séquence et à augmenter l'exactitude de l'ensemble de la séquence jusqu'à 99,99 pour cent.

Première phase : la version de travail.

L'objectif de cette première phase fut de créer une "version de travail" couvrant 90 pour cent de la portion euchromatique de l'ADN humain, en séquençant de grands "clones" représentant des segments du génome. Cette séquence initiale permet aux chercheurs d'identifier directement la vaste majorité des gènes humains, bien que la séquence elle-même contienne encore des trous et des incertitudes.

Les centres ont jusqu'ici produit et publié les séquences de clones chevauchants contenant au total 3,2 milliards de bases d'ADN. En tenant compte des chevauchements, ces segments couvrent approximativement 85 pour cent du génome humain. (connaître la séquence de ces clones a en fait impliqué la production de séquences brutes de plus de 16 milliards de bases d'ADN, un clone typique étant "couvert" par des séquences distribuées aléatoirement avec une profondeur supérieure à 5 fois.)

Les clones restants qui vont compléter la "version de travail" ont été sélectionnés fin avril, et sont actuellement en cours de traitement dans les seize centres. Les données finales de la "version de travail" sont actuellement en train d'être soumises dans les banques de séquences publiques à un rythme de 10 000 bases d'ADN par minute, et seront toutes accessibles d'ici mi-juin.

L'assemblage de la "version de travail" se fait en deux étapes. Chaque clone est assemblé lui-même à partir de ses données de séquence. Les différents clones peuvent alors être assemblés ensemble d'après leur localisation chromosomique, formant ainsi un schéma du génome humain.

Le premier schéma global du génome humain a été construit mi-avril par les scientifiques du consortium international. Ce schéma montre les positions chromosomiques et les relations détaillées entre plus de 20 000 grands clones utilisés pour séquencer le génome, et fait ressortir les segments restant à couvrir. Les clones de ce schéma ont également une immense valeur outre leur utilité première dans le séquençage : ils fournissent une ressource permanente pour la génétique humaine, puisqu'ils peuvent être utilisés pour des études biologiques sur les fonctions des gènes.

"C'est très excitant de voir les séquences d'ADN listées le long des chromosomes, d'un bout à l'autre", indique le Dr Robert Waterston, Directeur du Genome Sequencing Center à l'Université Washington de Saint Louis, dans le Missouri. "Les contributions individuelles se sont agencées entre elles pour former une vue globale. Nous pouvons, maintenant, nous attacher à combler les trous restants."

"Les progrès dans le séquençage de l'ADN humain ont été étonnants", mentionne le Dr Eric Lander, Directeur du Whitehead Institute Center for Genome Research de Cambridge, dans le Massachusetts, qui attribue cette accélération aux avancées dans l'automatisation, l'informatique et l'organisation des différents centres. "Les projections initiales sont devenues rapidement obsolètes. Il en est résulté une explosion d'information qui alimente une révolution de la recherche biomédicale."

Les informations de séquence de la "version de travail" ont été immédiatement et librement publiées, sans restriction quant à leur utilisation ou leur redistribution. Cette information est analysée journellement par des chercheurs du monde entier, académiques ou industriels, aussi bien que par des compagnies de bases de données commerciales fournissant des services d'information aux biotechnologistes. Déjà, plusieurs dizaines de milliers de gènes ont été identifiés à partir de la séquence du génome. En outre, la localisation des gènes dans le génome est rendue très fine par la "version de travail" de la séquence - car chaque portion de la "version de travail" est dérivée d'un clone dont la localisation est connue, correspondant à 1/20 000ième du génome.

Par exemple, la "version de travail" a permis aux généticiens de trouver les gènes responsables de dizaines de maladies héréditaires - incluant le cancer du sein, la surdité héréditaire, l'épilepsie, l'apoplexie, le diabète et diverses pathologies du squelette.

La "version de travail" de la séquence est aussi utilisée comme ressource pour le consortium SNP, une collaboration "académiquo-industrielle", pour identifier les sites de variation de la séquence d'ADN au sein de la population humaine. Ce consortium a identifié plus de 150 000 de ces sites de variations, nommés variations monunucléotidiques (Single Nucleotide Polymorphisms ou SNPs). Ces SNPs constituent un outil puissant pour l'étude des maladies et de l'histoire humaine, et ils sont également déposés dans le domaine public.

Enfin, la "version de travail" de la séquence a propulsé beaucoup d'études de biologie fondamentale. Par exemple, des chercheurs l'ont récemment utilisée pour découvrir les bases moléculaires du goût, un des cinq sens humains.

Seconde phase : la finition

L'objectif de la seconde phase est de produire une séquence "finie" du génome humain, en remplissant les trous dans la séquence et en augmentant jusqu'à 99,99 pour cent l'exactitudede la séquence totale. (La "version de travail" atteint ce niveau pour plus de 90 pour cent de ses bases d'ADN, mais a une imprécision plus importante pour les positions restantes.)

Le processus implique deux activités: (1) produire des séquences supplémentaires des clones utilisés pour la première phase et (2) sélectionner et séquencer de nouveaux clones pour les régions de chromosome non couvertes pendant la première phase.

"Avec les derniers clones de la première phase en cours de production, nous pouvons maintenant nous concentrer sur la seconde phase", déclare le Dr John Sulston, Directeur du Sanger Centre, situé à proximité de Cambridge en Angleterre. "La phase de finition devrait progresser rapidement, du fait de toute l'expérience que nous avons acquise au cours de cette dernière année. Bien que la date officielle prévue pour l'achèvement de la séquence soit 2003, la grande majorité du travail sera accomplie bien avant."

Bien que la "version de travail" de la séquence permette de distinguer les gènes, la grande précision et la complétion de la version finale en feront un étalon qui servira de référence pour comparer les ADN des patients en vue d'identifier les mutations ponctuelles responsables des maladies héréditaires.

En préparation de la seconde phase, le consortium international a développé des méthodes de production à haut débit pour produire une séquence génomique "finie" de grande qualité. Lors de cette étape, environ 20 pour cent du génome humain (600 millions de bases) a été fini suivant le standard de 99,99 pour cent de précision et de complétion. La séquence finie du chromosome 22 humain a été publiée en Décembre 1999.

Aujourd'hui, au cours d'une annonce séparée, des scientifiques du consortium international annoncent la publication dans Nature d'un article rapportant la séquence finie du chromosome 21, chromosome impliqué dans le syndrome de Down. Ce travail a été conduit par des scientifiques d'Allemagne et du Japon.

"L'objectif du séquençage du génome humain est de fournir des fondations solides pour la recherche biomédicale du siècle prochain", a précisé le Dr Richard Gibbs, Directeur du Baylor College of Medicine Sequencing Center. "Nous ne nous arrêterons pas tant que chaque ambiguïté que nous pourrons lever ne l'aura été."

Le consortium public a également réaffirmé aujourd'hui son engagement à verser immédiatement dans le domaine public les informations issues de la seconde phase.

Congrès international "au sommet" sur le génome

Le lancement de la phase 2 coïncide avec une rencontre internationale au sommet des dirigeants des seize centres de séquençage. Cette rencontre aura lieu le mercredi 10 mai 2000 au Cold Spring Harbor Laboratory à LongIsland, New York.

Contexte

Le séquençage, qui consiste à déterminer l'ordre exact des quatre bases chimiques de l'ADN, communément abrégées A, T, G et C a été accéléré dans le Projet Génome Humain grâce à des avancées techniques dans le déchiffrage de l'ADN mais aussi grâce à l'effort collaboratif d' environ 1000 scientifiques répartis de par le monde et qui ont travaillé efficacement entre eux.

Le Projet de Séquençage du Génome Humain a pour but de déterminer la séquence de la portion euchromatique du génome humain. Cette portion euchromatique exclut certaines régions riches en séquences d'ADN hautement répétées qui ne codent pas pour de l'information génétique. Ces régions sont dites hétérochromatiques (la partie centrale des chromosomes, appelée centromère, est un exemple de ces régions hétérochromatiques).

Le consortium international "Projet Génome Humain" regroupe des chercheurs de 16 institutions localisées en France, Allemagne, Japon, Chine, Grande-Bretagne et Etats-Unis. Les cinq centres les plus importants sont : Baylor College of Medicine, Houston, Texas ; Joint Genome Institute à Walnut Creek, California ; Sanger Centre à côté de Cambridge, Grande-Bretagne ; Washington University School of Medicine, St Louis, Missouri ; et le Whitehead Institute, Cambridge, Massachusetts.

Le projet est financé par des subventions d'agences gouvernementales et des donations publiques selon les différents pays. Parmi les organismes aidant au financement se trouvent le National Human Genome Research Institute (qui fait partie du US National Institutes of Health, NIH), le Wellcome Trust en Grande-Bretagne et le US Department of Energy.

Le coût total de la phase un ("version de travail") est de l'ordre de $300 millions tous pays confondus, la moitié environ étant financée par les US National Institutes of Health.

Pour plus d'informations, contactez :

• Don Powell, Sanger Centre
  01223 834244
  don@sanger.ac.uk
• Seema Kumar, Whitehead Institute
  001 617 258 6153
  kumar@wi.mit.edu
• Linda Sage, Washington University
  001 314 286 0119
  sage@medicine.wustl.edu
• Doree Zodrow, Baylor College of Medicine
  001 713 798 7971
  dzodrow@bmc.tmc.edu