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Révolution

Earth BioGenome, le projet qui vise à séquencer le génome de chaque animal et plante connus

Publié le 06 novembre 2018
Le projet Earth BioGenome vise à séquencer le génome de chaque animal, plante, champignon et protozoaire connus.
chercheur spécialiste en biologie moléculaire au CNRS. Il est rattaché à l'Institut de génétique humaine (IGH) de Montpellier.
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Hervé Seitz
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Le projet Earth BioGenome vise à séquencer le génome de chaque animal, plante, champignon et protozoaire connus.

Atlantico : Quels sont les enjeux d'un tel projet ? En quoi cela pourrait-il aider l'espèce humaine à se prémunir des changements climatiques ? 

 
Hervé Seitz : Comme souvent, il est à peu près impossible de prédire quelles seront les découvertes que ces données rendront possibles, mais il est à peu près garanti qu'il y en aura beaucoup. Si on regarde, rétrospectivement, ce que le séquençage des premiers génomes animaux a apporté, autour de l'an 2000 (les génomes de la Souris, du Rat, de l'Homme, du Nématode, de la Drosophile), on s'aperçoit qu'ils ont accéléré de manière incroyable les progrès de la recherche dans des directions extrêmement diverses. Beaucoup d'analyses qui, avant séquençage du génome, prenaient des mois de travail expérimental (avec les limitations de la pratique expérimentale : la sensibilité aux contaminants, qui affecte la reproductibilité ; la manipulation de produits toxiques ; la difficulté d'interprétation de résultats qui tombent souvent très près des limites de détection des appareils ; ...), se fait maintenant de manière rapide, reproductible, et facilement interprétable, par des analyses informatiques sur les génomes. Chercher un gène dans un génome, c'était des semaines de travail à l'époque, c'est devenu une simple recherche de chaîne de caractères (un peu améliorée) dans un texte ... Et outre l'accélération de domaines de recherche déjà existants, la connaissance des séquences de ces génomes a même fait apparaître des sujets entiers, dont on ne soupçonnait pas l'existence. Je peux vous citer mon domaine de recherche principal (des régulateurs de l'expression des gènes, qu'on appelle « microARN ») : si les génomes de ces quelques espèces n'avait pas été disponibles en 2001, quand la diversité des microARN a été découverte, on les aurait pris pour des fragments de dégradation d'ARN plus longs, comme on l'avait toujours fait pour les petits ARN depuis des décennies. C'est la connaissance de la séquence des génomes qui a permis de regarder quels étaient les gènes de ces microARN, de remarquer des caractéristiques communes, qui témoignaient de mécanismes régulés dans la production de ces ARN, qui n'étaient donc pas de simples produits de dégradation aléatoires - et c'est ainsi qu'un domaine de recherche est né, qui occupe maintenant des centaines de laboratoires partout dans le monde, et qui a apporté des connaissances qu'on n'aurait jamais soupçonnées quelques années plus tôt ...
 
Et réciproquement, peut-être que les espoirs qui sont formulés maintenant seront déçus une fois que ces génomes seront séquencés : on aura trouvé plein de choses auxquelles on n'avait pas pensé, mais on aura peut-être échoué à trouver ce qu'on pensait y trouver. Dans le cas qui nous intéresse, les promoteurs du projet déclarent effectivement que la connaissance de tous ces génomes aidera à comprendre les mécanismes d'adaptation à l'environnement, ce qui pourrait aider à enrayer l'extinction des espèces. Je suis très dubitatif sur chacune de ces deux étapes du raisonnement : empiriquement, on voit bien que la connaissance des génomes déjà séquencés est loin de nous permettre de comprendre simplement les mécanismes biologiques (la recherche en biologie sur la Souris ou l'Homme ne s'est pas arrêtée, tout n'a pas été magiquement compris, à compter du jour où leurs génomes ont été séquencés ...) ; et même si on comprenait le contrôle génétique de l'adaptation, j'imagine difficilement qu'on puisse mettre ces connaissances à profit pour sauver des espèces à grande échelle (il faudrait faire des OGM de chacune de ces espèces, pour leur apporter ce qu'on estime suffisant pour s'adapter - mais même si ça marchait, aurait-on vraiment sauvé l'espèce, ou ne l'aurait-on pas plutôt remplacée par une espèce artificiellement modifiée ?...).
 
Quoiqu'il en soit, si cet objectif-là n'est pas atteint, il est très probable que d'autres, qu'on ne saurait même pas imaginer maintenant, le soient. L'histoire de la science nous montre que ce genre de progrès technologique aboutit très souvent à des découvertes inattendues (en biologie, mais aussi en astronomie, en chimie, ...) : l'étendue de notre ignorance est immense, et les ruptures technologiques permettent souvent de lever le voile sur des domaines inconnus. Parce qu'il y a les choses qu'on sait, il y a les choses qu'on ne sait pas, et il y a l'immensité des choses « dont on ne sait pas qu'on ne les sait pas » : il faut de nouveaux outils et de nouveaux modes de pensée pour découvrir qu'il y a ces choses à découvrir ...
 
 

Au regard des moyens technologiques, financiers, humains, quelle est la faisabilité du projet ? À quelles échéances le projet pourrait-il aboutir ?

 
Très clairement, les technologies de séquençage se sont énormément améliorées depuis une douzaine d'années. Le séquençage de génomes est devenu beaucoup plus rapide et beaucoup moins coûteux. Au point que les promoteurs de ce projet immense ont probablement raison, quand ils disent que le séquençage de ces 1,5 million d'espèces sera finalement moins coûteux que le séquençage du seul génome humain. Ça paraît incroyable, mais c'est loin d'être impossible : le génome humain a été séquencé à une époque où les méthodes étaient beaucoup plus rudimentaires, coûteuses en argent et en interventions humaines. Il faut aussi prendre conscience que ce projet donnera des résultats intéressants tout au long de sa réalisation : si, pour des raisons quelconques, il est interrompu après quelques milliers d'espèces, ces quelques milliers de génomes apporteront déjà des informations très utiles aux biologistes. Ce n'est pas un projet en « tout ou rien ».
 
Les délais annoncés par les promoteurs de ce projet sont encore flous, parce qu'ils sont conditionnés aux financements qu'ils réussiront à rassembler. Mais en ce qui concerne la faisabilité technique, il ne me semble pas y avoir beaucoup d'obstacles (on a maintenant séquencé environ un millier de génomes animaux, par exemple, avec des succès divers, et on commence à comprendre assez bien quelles sont les causes des succès et des échecs).
 

Quelles sont encore les limites d'un projet ? Quels freins pourraient subsister ?

 
Il y a déjà une limitation fondamentale dans le simple énoncé du projet : séquencer le génome d'1,5 million d'espèces, ça veut dire qu'il faut commencer par identifier ces espèces - or la notion d'« espèce » est beaucoup moins clairement définie que ce qu'il y paraît. Les populations ne sont pas compartimentées en unités bien délimitées, les « espèces », il y a souvent une sorte de continuum, avec des individus aux caractéristiques intermédiaires, des fertilités croisées plus ou moins efficaces (et l'interfertilité peut dépendre du sens du croisement : les femelles de la population « A » peuvent avoir des descendants avec les mâles de la population « B », alors que le croisement entre une femelle « B » et un mâle « A » sera stérile : faut-il considérer que les populations « A » et « B » sont interfertiles ?...). Au final, le choix des « espèces » à séquencer va dépendre de décisions partiellement arbitraires.
 
Et même au sein d'une population que, par convention, on aura appelée « espèce », tous les individus ne sont pas identiques, et si l'objectif est de comprendre l'adaptabilité à l'environnement, les différences entre individus pourraient avoir un effet notable - et les conclusions de l'étude pourraient ne pas être tellement robustes, si elles dépendent du choix aléatoire de l'individu (ou : du petit groupe d'individus) dont on aura séquencé le génome. Chez la Drosophile par exemple, on connait des régions du génome très variables, et qui affectent leur résistance vis-à-vis des rétrovirus endogènes (qui eux-mêmes, affectent la fertilité d'une manière dépendante de la température ou de l'âge des femelles). Ce genre de situation pourrait vite devenir un casse-tête si on essaye de lier causalement l'adaptabilité avec la présence ou l'absence de régions génomiques particulières.
 
Heureusement, la robustesse de ce projet, c'est que, quelle que soit la définition des « espèces » qui sont séquencées, la simple information de la séquence de tous ces génomes sera certainement bénéfique à la communauté scientifique (et s'il en manque quelques-unes, ou si au contraire des populations redondantes ont été séquencées, l'utilité globale du projet n'en sera pas fondamentalement réduite). Il faut bien voir qu'à l'heure actuelle, les espèces séquencées sont très mal réparties : on séquence surtout des Mammifères, mais très peu de Mollusques ou d'Arachnides ; beaucoup de Graminées (qui ont souvent un intérêt agronomique), mais très peu de Mousses ou de Fougères. Les analyses génomiques que nous pouvons faire actuellement sont très biaisées en faveur de quelques espèces ou groupes d'espèces qui présentent des intérêts économiques ou sanitaires pour l'être humain, et finalement, on néglige une bonne partie de la diversité du vivant. Ce projet, qui vise à séquencer exhaustivement une grande variété d'espèces, aura au moins le mérite de nous faire découvrir des génomes que personne n'a jugé utile de séquencer pour le moment. Or les analyses génomiques sont d'autant plus puissantes qu'elles sont alimentées par des génomes d'origines variées ; ajouter de la diversité dans nos jeux de données sera forcément profitable, même pour les labos qui s'intéressent exclusivement à une espèce déjà bien étudiée.
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