Les scientifiques finissent enfin de décoder tout le génome humain
Les empreintes génétiques en criminalistique : Résumé
L’empreinte ADN, l’une des grandes découvertes de la fin du XXe siècle, a révolutionné les enquêtes médico-légales. Cette revue récapitule brièvement 30 ans de progrès dans l’analyse médico-légale de l’ADN qui aide à condamner les criminels, à disculper les accusés à tort et à identifier les victimes de crimes, de catastrophes et de guerres. Les méthodes standard actuelles basées sur les courtes répétitions en tandem (STR) ainsi que sur les marqueurs de lignée (chromosome Y, ADN mitochondrial) sont couvertes et les applications sont illustrées par des exemples de cas pratiques. Les avantages et les risques de l’expansion des bases de données ADN médico-légales sont discutés et nous nous demandons ce que l’avenir réserve aux empreintes ADN médico-légales.
Une histoire japonaise du projet du génome humain – Résumé
Le projet du génome humain (HGP) est l’une des réalisations internationales les plus importantes dans le domaine des sciences de la vie, à laquelle les scientifiques japonais ont apporté une contribution remarquable. Au début des années 1980, Akiyoshi Wada a lancé le premier projet d’automatisation de la technologie de séquençage de l’ADN. Ken-ichi Matsubara a fait preuve d’un leadership exceptionnel pour lancer le programme complet de génome humain au Japon. Hideki Kambara a apporté une contribution majeure en développant un dispositif clé pour les séquenceurs d’ADN à grande vitesse, qui a permis aux scientifiques de construire des brouillons de séquences du génome humain. L’équipe RIKEN dirigée par Yoshiyuki Sakaki (l’auteur) a joué un rôle remarquable dans le projet de séquençage et l’achèvement des chromosomes 21, 18 et 11. De plus, l’équipe de l’Université Keio dirigée par Nobuyoshi Shimizu a apporté des contributions remarquables à l’achèvement des chromosomes 22, 21, et 8. En avril 2003, l’équipe japonaise s’est jointe au consortium international pour déclarer l’achèvement de la séquence du génome humain. Conformément au mandat du HGP, le Japon a développé avec succès un large éventail de sciences génomiques ambitieuses.
Découvrez Caenorhabditis elegans, le ver le plus célèbre au monde. Même agrandi, ça ne ressemble pas à grand-chose. Dans la vraie vie, ce petit ascaris au nom long – si petit que plusieurs pourraient tenir sur la tête d’une épingle – se compose de moins d’un millier de cellules. Mais le 11 décembre, C. elegans a gagné sa place dans les livres d’histoire avec l’annonce que des chercheurs de la Washington University School of Medicine à St. Louis et du Sanger Center à Cambridge, en Angleterre, avaient décodé tous ses gènes – rendant ainsi le première carte génétique complète d’un organisme supérieur.
Comparé aux humains, C. elegans semble une créature assez modeste. Son génome ne contient que 97 millions de paires de bases d’ADN, contre plus de trois milliards pour Homo sapiens. Mais les gens ont une quantité surprenante en commun avec ce ver, qui vit sa vie rarement observée dans le sol des régions tempérées. Contrairement aux microbes séquencés jusqu’à présent, C. eleganscommence sa vie en tant que cellule unique fécondée et subit une série de divisions cellulaires au fur et à mesure qu’elle se transforme en un animal adulte, formant des tissus et des organes complexes. Quelque 300 des 959 cellules du ver adulte, par exemple, constituent un système nerveux capable de détecter l’odeur, le goût et de réagir à la température et au toucher. Un tube digestif court le long du corps du ver. Au cours de sa durée de vie de deux à trois semaines, trouver un partenaire sexuel n’est jamais un problème, car la plupart des membres de l’espèce portent à la fois des organes sexuels mâles et femelles et se fécondent eux-mêmes. Environ 40 % de ses gènes sont étroitement liés aux nôtres.
En comparant la séquence du ver et celle de l’homme, les scientifiques peuvent identifier les gènes associés, puis utiliser le ver pour examiner leur fonction. Ces études permettent de tirer des conclusions sur les causes génétiques des maladies et des troubles. « Maintenant que nous avons une meilleure compréhension de la façon dont un animal est construit, nous pouvons nous rapprocher de savoir comment le corps humain fonctionne dans la santé et la maladie », déclare John Sulston, directeur du Sanger Center au Wellcome Trust Genome Campus, Cambridgeshire. , Angleterre.
Le projet de séquençage a été mené par des équipes dirigées par Sulston à Sanger et Robert Waterston de l’Université de Washington il y a près de dix ans, mais n’a vraiment démarré avec un financement suffisant qu’en 1993. Les deux groupes ont coupé et séquencé des millions de morceaux d’ADN de vers, l’ont collé en longues séquences documentées et l’a ajouté à une base de données publique. Ces dernières années, quelques dizaines de machines de séquençage ont fonctionné 24 heures sur 24. En tout, deux millions de « lectures » ont défini la séquence du ver, 500 bases à la fois. « Nous avons fourni aux biologistes un nouvel outil puissant pour expérimenter et apprendre comment fonctionnent les génomes », déclare Waterston.
En effet, la réussite d’un plan directeur pour C. elegans aide le projet du génome humain, qui a récemment annoncé qu’il accélérerait ses efforts pour compléter l’énorme recette d’une personne complète deux ans plus tôt que prévu. « Maintenant, nous sommes plus désireux que jamais d’obtenir le manuel d’instructions pour un être humain », déclare Francis Collins, directeur de l’Institut national de recherche sur le génome humain, l’un des principaux acteurs du projet sur le génome humain.
Les scientifiques finissent enfin de décoder tout le génome humain
« Certains des gènes qui font de nous des êtres humains uniques se trouvaient en fait dans cette » matière noire du génome « et ils ont été totalement manqués », a déclaré Evan Eichler, un chercheur de l’Université de Washington qui a participé à l’effort actuel et au projet original du génome humain. « Cela a pris plus de 20 ans, mais nous avons finalement réussi. »
« Nous ne faisons qu’élargir nos possibilités de comprendre la maladie humaine », a déclaré Karen Miga, auteur de l’une des six études publiées jeudi.
La recherche couronne des décennies de travail. La première ébauche du génome humain a été annoncée lors d’une cérémonie à la Maison Blanche en 2000 par les dirigeants de deux entités concurrentes : un projet international financé par des fonds publics dirigé par une agence des National Institutes of Health des États-Unis et une société privée, Celera Genomics, basée dans le Maryland. Le génome humain est composé d’environ 3,1 milliards de sous-unités d’ADN, des paires de bases chimiques connues sous les lettres A, C, G et T. 
Avant maintenant, il y avait « des lacunes importantes et persistantes sur notre carte, et ces lacunes se situent dans des régions assez importantes », a déclaré Miga.
Miga, chercheur en génomique à l’Université de Californie-Santa Cruz, a travaillé avec Adam Phillippy de l’Institut national de recherche sur le génome humain pour organiser l’équipe de scientifiques pour repartir de zéro avec un nouveau génome dans le but de tout séquencer, y compris auparavant pièces manquantes. Le groupe, nommé d’après les sections situées aux extrémités des chromosomes, appelées télomères, est connu sous le nom de consortium Telomere-to-Telomer, ou T2T.
Leur travail ajoute de nouvelles informations génétiques au génome humain, corrige les erreurs précédentes et révèle de longues étendues d’ADN connues pour jouer un rôle important à la fois dans l’évolution et la maladie. Une version de la recherche a été publiée l’année dernière avant d’être examinée par des pairs scientifiques. « Il s’agit d’une amélioration majeure, je dirais, du projet du génome humain », doublant son impact, a déclaré le généticien Ting Wang de la Washington University School of Medicine à St. Louis, qui n’a pas participé à la recherche.
Eichler a déclaré que certains scientifiques avaient l’habitude de penser que des zones inconnues contenaient des « déchets ». Pas lui. « Certains d’entre nous ont toujours cru qu’il y avait de l’or dans ces collines », a-t-il déclaré. Eichler est payé par le Howard Hughes Medical Institute, qui soutient également le département de la santé et des sciences de l’Associated Press. Il s’avère que l’or comprend de nombreux gènes importants, a-t-il dit, tels que ceux qui font partie intégrante du cerveau d’une personne plus gros que celui d’un chimpanzé, avec plus de neurones et de connexions.
Pour trouver de tels gènes, les scientifiques avaient besoin de nouvelles façons de lire le langage génétique cryptique de la vie. La lecture des gènes nécessite de couper les brins d’ADN en morceaux de centaines à des milliers de lettres. Les machines de séquençage lisent les lettres de chaque morceau et les scientifiques essaient de mettre les morceaux dans le bon ordre. C’est particulièrement difficile dans les zones où les lettres se répètent.
Les scientifiques ont déclaré que certaines zones étaient illisibles avant les améliorations apportées aux machines de séquençage génétique qui leur permettent désormais, par exemple, de lire avec précision un million de lettres d’ADN à la fois. Cela permet aux scientifiques de voir les gènes avec des zones répétées comme des chaînes plus longues au lieu d’extraits qu’ils ont dû reconstituer plus tard.
Les chercheurs ont également dû surmonter un autre défi : la plupart des cellules contiennent des génomes de la mère et du père, ce qui complique les tentatives d’assemblage correct des pièces. Les chercheurs de T2T ont contourné ce problème en utilisant une lignée cellulaire d’une « taupe hydatiforme complète », un ovule fécondé anormal ne contenant aucun tissu fœtal qui contient deux copies de l’ADN du père et aucune de la mère.
La prochaine étape ? Cartographier plus de génomes, y compris ceux qui incluent des collections de gènes des deux parents. Cet effort n’a pas cartographié l’un des 23 chromosomes que l’on trouve chez les hommes, appelé chromosome Y, car la taupe ne contenait qu’un X. Wang a déclaré qu’il travaillait avec le groupe T2T sur le Consortium de référence du pangénome humain, qui tente de générer des génomes de « référence », ou modèles, pour 350 personnes représentant l’étendue de la diversité humaine.
« Maintenant, nous avons un bon génome et nous devons en faire beaucoup, beaucoup plus », a déclaré Eichler. « C’est le début de quelque chose de vraiment fantastique pour le domaine de la génétique humaine. »
Analyse d’empreintes génétiques par une méthode basée sur la PCR pour surveiller les effets génotoxiques de la pollution par les métaux lourds
Résumé
Les polluants environnementaux peuvent avoir des effets délétères sur les organismes vivants. À des concentrations élevées ou à des activités élevées, ils peuvent provoquer une toxicité aiguë endommageant les cellules, les tissus et les organes. L’intoxication chronique, d’autre part, peut également causer de graves dommages par bioaccumulation. 
Les plantes, en tant qu’indicateurs biologiques, peuvent mesurer à la fois les effets réels et potentiels des polluants, lorsqu’elles sont utilisées pour mesurer les effets des métaux lourds. Nous avons appliqué un système d’« empreinte moléculaire » basé sur la PCR (RAPD : Random Amplified Polymorphic DNA) à l’évaluation des effets génotoxiques des métaux lourds afin d’estimer le risque environnemental lié à leurs potentiels effets mutagènes chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, écotype Columbia. L’ADN génomique a été utilisé pour l’analyse RAPD en utilisant des amorces aléatoires (10-mers). L’ADN de plantes exposées à une solution de métaux lourds présentait des bandes polymorphes qui n’étaient pas détectables dans l’ADN de plantes non exposées. La formation accrue de polymorphismes RAPD a également été observée dans l’ADN de plantes exposées in situ à une source de pollution industrielle. La comparaison entre les génomes « non exposés » et « exposés » montre que l’analyse RAPD peut être utilisée pour évaluer comment les polluants environnementaux modifient la structure de l’ADN dans les organismes vivants.
Empreinte génétique
En 1998, des scientifiques ont annoncé dans le numéro du 11 décembre de la revue Science qu’ils avaient déchiffré le plan génétique complet d’un animal – le minuscule ver nématode Caenorhabditis elegans. C’est la première fois que les instructions génétiques d’un animal qui, comme l’homme, possède un système nerveux, digère les aliments et a des rapports sexuels, sont expliquées en détail. Le code génétique du ver est composé de 97 millions de lettres génétiques correspondant à 20 000 gènes. Ces travaux constituent une étape importante dans les efforts déployés au niveau mondial pour déchiffrer l’intégralité du code génétique humain – ou génome – qui devrait être achevé en 2003. La recherche a donné lieu à une collaboration entre 1 500 scientifiques dans 250 laboratoires du monde entier. Les efforts ont été dirigés par John Sulston, en Angleterre, et le Dr Bob Waterston, aux États-Unis.
https://apnews.com/article/science-health-genetics-4d2fba43b7b72ce67fa86b753dd77b42
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0045653598003178
https://www.scientificamerican.com/article/recipe-for-a-worm/
https://www.genome.gov/human-genome-project/timeline
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3831584/