SANTA CRUZ – Après près de 40 ans de travail, les scientifiques ont enfin terminé le séquençage du génome humain et l’UC Santa Cruz était au centre de tout.
L’achèvement de la séquence donne une idée de la ligne de base de toute la génétique humaine. Les humains sont génétiquement identiques à 99,9%, selon David Haussler, directeur de l’Institut de génomique de l’UCSC. Par conséquent, alors que les scientifiques n’ont séquencé l’ADN d’un humain qu’une seule fois, n’importe qui peut le regarder et obtenir un instantané presque impossible à distinguer de son propre code génétique.
Le chancelier émérite de l’UCSC, Robert Sinsheimer, s’est lancé dans la quête en 1985. Karen Miga, professeure adjointe en génie biomoléculaire, a terminé la tâche fin mars.
“C’est le plus grand honneur de ma vie”, a-t-elle déclaré. “Ce qui s’est avéré être cette incroyable marche avec tout un groupe de personnes vers un moment historique. Je me sens chanceux de faire partie de cet héritage. »
L’ancien chancelier venait de terminer le séquençage du génome d’un virus, ce qui l’a inspiré à réunir une équipe pour séquencer le génome humain au milieu des années 80. Cependant, cette tâche serait beaucoup plus difficile que celle qu’il vient de terminer.
Le virus de Sinsheimer séquencé n’a qu’une séquence de quelques milliers de motifs d’ADN, ce qui est minuscule par rapport au génome humain, selon Haussler. Le génome humain est composé de 3 milliards de séquences d’ADN.
Haussler a comparé la tâche à un puzzle, sauf que ce puzzle compte 3 milliards de pièces et qu’une pièce d’angle n’est pas aussi facile à trouver.
“Cela vous donne une idée de la difficulté de ce problème consistant à assembler tous les petits fragments d’ADN dans la bonne orientation et de déterminer à quoi ressemble le chromosome réel – à quel point ce problème est difficile”, a déclaré Haussler, qui a travaillé sur l’original Human Projet Génome.
En fait, le puzzle est si complexe que des scientifiques de 20 pays différents ont uni leurs forces pour séquencer le génome humain. Cette équipe est devenue connue sous le nom de projet du génome humain et a été officiellement lancée en 1990.
Ces scientifiques ont passé les 10 années suivantes à travailler sur le séquençage du génome humain. En cours de route, le projet du génome humain a même fait face à la concurrence d’une société privée, Solara Genomics, qui cherchait à accomplir la même tâche mais aussi à trouver un moyen de la monétiser.
Cette compétition a conduit à de nouvelles innovations technologiques, qui ont donné aux chercheurs le pouvoir de séquencer le génome plus rapidement. Alors que la technologie progressait, la tâche à accomplir restait toujours ardue.
“Ce travail était incroyablement difficile car le génome était si énorme et la technologie ne pouvait lire que 1 000 bases à la fois”, a déclaré Haussler.
Pour mettre cela en perspective, le premier chromosome du génome humain a une longueur de 250 millions de bases, a noté Haussler. Les chromosomes suivants continuent à devenir plus petits, mais il y a encore 22 chromosomes supplémentaires totalisant plus de 3 milliards de bases.
Cependant, en juillet 2000, des chercheurs de l’UCSC ont accompli ce qui semblait irréalisable. Un étudiant de l’université a écrit un programme qui a aidé le projet du génome humain à terminer une première ébauche de la séquence avant le 7 juillet 2000.
“C’était extrêmement important pour nous, car les scientifiques ont désormais un aperçu de notre patrimoine humain”, a déclaré Haussler. “En fait, les gens ordinaires ont eu un aperçu de notre patrimoine humain sans avoir à payer d’abonnement.”
Cette première ébauche affichait environ 90 % du génome humain complet. Les 10% restants du génome humain étaient juste hors de portée avec l’état de la technologie à l’époque. En conséquence, de nombreuses personnes participant au projet ont abandonné, concédant qu’il y a beaucoup d’informations pour la médecine moderne dans les 90% du génome séquencé.
Les progrès technologiques et la persévérance aideraient plus tard Miga, qui était chercheur diplômé pendant le projet initial, à cataloguer les 10 % restants du génome humain.
Miga a officiellement lancé son consortium international en 2019, codirigé par Evan Eichler de l’Université de Washington et Adam Phillippy du National Institute of Health. Contrairement au projet du génome humain, ce consortium a été financé de manière indépendante et a obtenu son succès sur le temps libre de chacun des associés.
« C’est complètement à la base. Ce n’est qu’un groupe de scientifiques du monde entier – utilisant leur temps libre, utilisant leur propre argent – qui ont décidé que c’était quelque chose qui devait arriver », a déclaré Miga.
L’équipe s’est vraiment penchée sur ses recherches alors que la pandémie de COVID-19 s’emparait du monde.
Alors que de nombreuses personnes apprenaient à faire du pain aux bananes, Miga et son équipe complétaient le puzzle de la génomique humaine. Cependant, ce qui restait du projet du génome humain était l’une des pièces les plus difficiles du puzzle.
“Il était vraiment difficile de les séquencer, de les assembler ou simplement de reconstruire le puzzle”, a déclaré Miga. “Lorsque vous assemblez un puzzle et que vous avez toutes les pièces du ciel bleu qui se ressemblent, c’est ce à quoi nous étions confrontés.”
Mais bien sûr, les pièces les plus difficiles à résoudre étaient certaines des parties les plus importantes de la génétique humaine. Les parties du génome humain que Miga a cataloguées font partie de la génétique qui évolue le plus rapidement à travers l’histoire, a déclaré Haussler. Ils font également partie de la génétique qui sont vitales pour la vie humaine.
Les parties du génome de Miga se concentrent sur le centromère des cellules, ce qui garantit que les cellules se séparent correctement pendant la mitose. Lorsque cette partie de la cellule ne fonctionne pas correctement, cela entraîne des cancers et des malformations congénitales.
Avec cette partie du génome séquencé, les scientifiques peuvent commencer à travailler sur le séquençage des génomes du cancer, ce qui conduira à de nouvelles avancées dans la recherche sur le cancer.
“C’est la première fois que nous pouvons étudier les séquences dans ces régions importantes”, a déclaré Miga.
Mais ce n’est pas là que s’arrête ce projet. Avec le séquençage complet du génome humain – que Miga et elle ont achevé en trois ans environ – les scientifiques se tournent maintenant vers le projet pangénome.
Ce projet vise à diversifier davantage l’information contenue dans le génome séquencé. L’idée est de représenter au moins 350 personnes diverses du monde entier, a déclaré Miga. Alors que les scientifiques célèbrent l’achèvement d’un génome humain unique, il ne capture pas toute la diversité de la génétique humaine, a-t-elle ajouté.
“Nous avons tous nos propres liens avec l’histoire humaine. Ces variantes réparties dans le monde nous donnent une indication de la façon dont les humains ont migré au cours des 1 000 dernières années », a-t-elle déclaré. “Nous espérons que ce projet identifiera encore plus de ces régions compliquées dont nous savons qu’elles sont présentes mais que nous n’avons pas pu étudier dans le passé.”