Qu'est-ce que la génomique?

Education Services / L’équipe des services d’éducation
7 avril 2014

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La génomique est l'étude des génomes. Elle concerne le séquençage du code génétique complet (ADN) des organismes vivants. C'est une science qui examine comment l'ensemble du génome interagit avec l'environnement. La génomique implique le séquençage de grandes quantités d'ADN et, ainsi, produit une énorme quantité de données qui peuvent être conservées, organisées et consultées. Les avancées en génomique y sont pour beaucoup dans la croissance du domaine technique de la bio-informatique, qui consiste en l'application de la science et de la technologie informatiques à la gestion de l'information biologique.

Quels ont été les premiers projets en génomique?

Les premiers génomes à avoir été séquencés avec succès sont les virus parce qu'ils ont des codes génétiques plus courts. Le génome viral du bactériophage fX174 (qui ne comprend que 5 368 paires de bases) a été le premier organisme séquencé. Le développement du séquençage de Sanger en 1977 a été fondamental pour le développement de la génomique; il a permis d'accélérer le séquençage. La méthode de Sanger est rapidement devenue une méthode standard de séquençage génomique.

Le séquençage du premier génome eucaryote, Saccharomyces cerevisiae(levure), a été entrepris par un groupe européen de recherche en 1989. Sa séquence est environ 60 fois plus longue que toutes celles qu'on avait essayé de séquencer auparavant. S. cerevisae est la levure employée pour faire du pain, du vin et de la bière depuis l'Antiquité. Pour les scientifiques, il représente aussi un « organisme modèle » pour la recherche grâce à sa capacité à se reproduire rapidement, à sa structure génétique et à sa valeur économique bien établie. En 1997, treize génomes d'organismes à vie autonome avaient été séquencés, y compris l'E. coli, la levure et onze autres microbes.

 En quoi consistait le projet du génome humain?

Le projet du génome humain est un effort de recherche international lancé en 1990 dans le but de séquencer l'ADN complet du corps humain – les 3 milliards de paires de bases du génome de l'Homo sapiens! L'objectif du projet était d'aider les scientifiques à comprendre les facteurs génétiques impliqués dans les maladies humaines pour développer des méthodes de diagnostic, de prévention et de traitement des maladies. Les données du projet du génome humain sont accessibles sur Internet pour accélérer la recherche et les découvertes médicales dans le monde entier. Achevé en avril 2003, le projet a généré de grandes innovations en biotechnologie et a permis de lancer de nombreux projets en sciences « omiques » tels que la protéomique (le séquençage des protéines situées dans un génome) et la métabolomique (le séquençage de métabolites de petites molécules).

Quel a été l'impact du projet du génome humain?

Le projet et l'accès élargi au génome humain ont réellement changé notre monde. Grâce au projet du génome humain :

  • Les maladies héréditaires peuvent être détectées en quelques jours plutôt qu'en plusieurs années, et à un coût réduit ;
  • Plus de 1 800 gènes pathologiques ont été détectés ;
  • Plus de 2 000 tests génétiques permettent d'évaluer le risque de développer une maladie génétique ou d'aider à diagnostiquer ces maladies ;
  • Des centaines de nouveaux produits issus de la biotechnologie sont sur le marché ou en essai clinique ;
  • Une carte du projet HapMap a été publiée. Il s'agit d'un catalogue de variations génétiques (haplotypes) pouvant exister dans le génome humain. Elle a aidé à accélérer l'identification des gènes impliqués dans la santé et les maladies courantes humaines, comme le cancer du sein et l'obésité ;
  • Le domaine de la bioéthique s'est développé en réponse aux questions d'éthique soulevées à cause de l'information qu'on peut trouver dans un génome ;
  • En médecine, la pharmacogénomique a vu le jour. Par exemple, cette science fondée sur la génomique s'intéresse à la façon dont les individus répondent à des remèdes précis et permet aux médecins de prescrire le meilleur médicament possible pour combattre le cancer ou le SIDA.

Autres applications de la génomique

En réaction directe au projet du génome humain, le nombre de recherches en génomique, autres que celles dans les applications en santé humaine, a augmenté de façon exponentielle.

En agriculture, le séquençage des génomes des principales cultures alimentaires économiques et du bétail est un projet qui dure depuis longtemps. Commencée avec une simple graine de moutarde Arabidopsis thaliana en 2000, la génomique des plantes a joué un rôle croissant dans le développement de cultures résistantes aux parasites, aux herbicides, au gel et à la sècheresse et plus riches en nutriment. Par ailleurs, il a fallu près de 20 ans pour que la plupart des génomes impliqués dans les cultures agronomiques et les animaux d'élevage du monde entier soient séquencés.

Peu de temps après le séquençage du génome humain, on a achevé celui du riz, de l'abeille à miel, du poulet et de la vache. En 2009, on est parvenu à une ébauche des génomes des germes de soja, du cheval, du cochon, du sorgho et du maïs. En 2010, se sont ajoutés à la liste le blé, les pommes Golden Delicious, les cultures de graines oléagineuses et de biodiesel. En 2011, ont été séquencés les génomes du colza, des pommes de terre du Cannabis sativa (marijuana et chanvre), d'autres arbres fruitiers et des plantes modèles. En 2012, se sont ajoutés à la liste de génomes importants pour l'agriculture ceux du coton, des tomates et des bananes.

Les organismes dont le poids économique est important dans les applications biotechnologiques industrielles ont fait preuve d'une extension similaire quant au séquençage. Nombre de protistes, tels que les amibes et les parasites, les moules, les champignons et les algues, ont été séquencés. Le séquençage des agents pathogènes pour les êtres humains et les animaux a suscité un intérêt particulièrement marqué puisqu'on espérait qu'il permettrait de trouver des méthodes de diagnostic et de traitement de maladies. Le séquençage d'autres organismes présente un énorme intérêt pour l'industrie grâce aux produits qui pourraient en découler, comme l'huile à partir des algues et les antibiotiques à partir des moules et des champignons.

Quel est l'avenir de la génomique?

La génomique continuera à soutenir les applications en santé et en médecine et l'innovation dans l'industrie, l'agriculture et l'environnement. Actuellement, un atlas des génomes du cancer est en cours d'élaboration. On prévoit que le coût du séquençage de génome passera à moins de 1 000 $, et qu'on utilisera de plus en plus les génomes individuels en médecine préventive et personnalisée. En agriculture, la génomique nous aidera à élaborer de nouvelles variétés de cultures alimentaires avec un meilleur contenu nutritionnel, comme les haricots. La génomique participera à l'amélioration de l'environnement en définissant comment fonctionnent les maladies dans les cultures forestières et en employant les traits des organismes vivants pour assainir les environnements pollués. La biotechnologie industrielle continuera à utiliser la génomique (et la protéomique) pour créer de nombreux produits utiles, comme des biocarburants, des anticorps, des vaccins, des plastiques et cosmétiques biodégradables.

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