Près de deux décennies après la publication du séquençage complet de l’ADN humain (c’était en 2003), il existe encore de nombreuses lacunes dans notre connaissance de la séquence génétique qui fournit les instructions pour le fonctionnement de l’organisme. Nous sommes maintenant au seuil d’une étape importante grâce à la reconstruction de la séquence complète d’un seul chromosome humain – le chromosome X – du début à la fin (ou, mieux, de télomère à télomère : les télomères sont les gaines qui protègent la région terminale des chromosomes).
Le résultat obtenu par l’Institut de génomique de l’Université de Santa Cruz, décrit dans Nature, est d’une importance fondamentale pour la génomique qui est la discipline qui étudie la structure de l’ADN, tandis que le chromosome X a également été choisi parce qu’il y est lié de nombreuses maladies génétiques qu’ils auront une meilleure chance d’être déchiffrés.
La méthode.
Cette technique démontre les avantages apportés par les derniers développements à une technique relativement nouvelle (2012) et révolutionnaire pour le séquençage génétique, la méthode de séquençage basée sur nanopores. En synthèse extrême : l’ADN passe à travers des molécules organiques présentant une sorte de trou de dimensions nanométriques (de l’ordre du milliardième de mètre), dans une membrane à laquelle est appliquée une différence de potentiel (une charge électrique). Afin de passer à travers le trou, l’ADN doit dérouler la chaîne de bases permettant la « lecture » des bases individuelles qui composent les filaments à partir des variations du signal électrique. En procédant ainsi, il a été possible de reconstruire des séquences ultra-longues de centaines de milliers de bases qui se répètent dans certaines régions, et qui jusqu’à présent étaient difficiles à lire.
Les séquences répétées d’ADN, communes à tout le génome, ont toujours été une pierre d’achoppement pour le séquençage car la plupart des technologies utilisées produisent des lectures relativement courtes, qui doivent ensuite être attachées les unes aux autres comme les pièces d’un puzzle afin de composer la séquence complète. Ces petites séquences sont apparemment presque identiques, comme les pièces qui composent le ciel ou la mer d’un puzzle de milliers de pièces, sans aucun indice sur la façon dont elles peuvent être assemblées.
Patience
Les séquences riches en répétitions étaient autrefois considérées comme imbattables, mais la nouvelle technique a permis de surmonter certains des obstacles précédents. D’autres sont restés : pour compléter le chromosome X, par exemple, l’équipe a dû résoudre « à la main » certaines pauses dans la séquence, dont une au niveau du centromère, une région connue pour être formée par des séquences de bases particulièrement répétitives.
Dans le chromosome X, le centromère comprend une région de 3,1 millions de paires de bases azotées (A, C, T et G, qui sont accompagnés deux par deux dans la double hélice de l’ADN et codent l’information génétique avec leur séquence). L’équipe a utilisé les variantes de la séquence répétée comme « guides » pour aligner les différentes longues séquences décryptées et les relier pour couvrir tout le centromère. Le fait de remplir les espaces restants dans les séquences d’ADN humain nous permettra de rechercher de nouvelles associations entre leurs variations et les maladies, ainsi que de mieux comprendre les liens entre la biologie humaine et l’évolution.
