Le site Projet du biogénome terrestreun consortium mondial qui vise à séquencer les génomes de toutes les formes de vie complexes sur terre (environ 1,8 million d’espèces décrites) en dix ans, s’accélère.
Le projet origines, objectifs et progrès du projet sont détaillés dans deux articles rédigés par plusieurs auteurs publiés sur sur 18 janvier 2022. Une fois terminé, il changera à jamais la façon dont la recherche biologique est effectuée.
Plus précisément, les chercheurs ne seront plus limités à quelques “espèces modèles” et pourront exploiter les ressources de l’environnement. ADN de tout organisme présentant des caractéristiques intéressantes. Ces nouvelles informations nous aideront à comprendre comment la vie complexe a évolué, comment elle fonctionne et comment la biodiversité peut être protégée.
Le projet a d’abord été proposé en 2016, et j’ai eu le privilège de prendre la parole lors de son .lancement à Londres en 2018. Elle est actuellement en train de passer de sa phase de démarrage à la production à grande échelle.
L’objectif de la première phase est de séquencer un génome de chaque famille taxonomique sur terre, soit quelque 9 400 espèces. D’ici à la fin de 2022, un tiers de ces espèces devrait être séquencé. La phase deux verra le séquençage d’un représentant des 180 000 genres, et la phase trois marquera l’achèvement de toutes les espèces.
Séquence d’ADN.
L’importance des espèces bizarres
Le grand objectif du projet Biogénome Terre est de séquencer les génomes des 1,8 millions d’espèces décrites de vie complexe sur Terre. Cela inclut les plantes, les animaux, les champignons et les organismes unicellulaires dotés d’un véritable noyau (c’est-à-dire tous les “eucaryotes”).
Bien que les organismes modèles tels que les souris, le cresson de roche, les mouches à fruits et les nématodes aient été extrêmement importants pour notre compréhension des fonctions des gènes, c’est un énorme avantage de pouvoir étudier d’autres espèces qui peuvent fonctionner un peu différemment.
De nombreux principes biologiques importants sont nés de l’étude d’organismes obscurs. Par exemple, les gènes ont été découverts par Gregor Mendel dans les pois, et les règles qui les régissent ont été découvertes dans la moisissure du pain rouge.
L’ADN a été découvert pour la première fois dans le sperme de saumon, et notre connaissance de certains systèmes qui en assurent la sécurité est issue de la recherche sur les tardigrades. Les chromosomes ont été observés pour la première fois chez les vers de farine et les chromosomes sexuels chez un coléoptère (l’action et l’évolution des chromosomes sexuels ont également été étudiées chez les poissons et les ornithorynques). Et les télomères, qui coiffent les extrémités des chromosomes, ont été découverts dans l’écume des mares.
Répondre aux questions biologiques et protéger la biodiversité
La comparaison d’espèces proches et éloignées les unes des autres permet de découvrir la fonction des gènes et la manière dont ils sont régulés. Par exemple, dans un autre article du PNAS, par coïncidence également publié le 18 janvier, mes collègues de l’Université de Canberra et moi-même avons découvert que les lézards dragons australiens régulent le sexe par le voisinage chromosomique d’un gène sexuel, plutôt que par la séquence d’ADN elle-même.
Les scientifiques utilisent également des comparaisons entre espèces pour remonter aux origines évolutives des gènes et des systèmes de régulation, ce qui peut révéler une étonnante conservation de la fonction des gènes sur près d’un milliard d’années. Par exemple, le mêmes gènes sont impliqués dans le développement de la rétine chez l’homme et dans les photorécepteurs de la drosophile. Et le gène BRCA1 qui est muté dans le cancer du sein est responsable de la réparation des cassures de l’ADN chez les plantes et les animaux.
Le génome des animaux est également beaucoup plus conservé qu’on ne l’a supposé. Par exemple, plusieurs collègues et moi-même avons récemment démontré que les chromosomes animaux ont 684 millions d’années.
Il sera également passionnant d’explorer la “matière noire” du génome et de révéler comment des séquences d’ADN qui ne codent pas pour des protéines peuvent encore jouer un rôle dans la fonction et l’évolution du génome.
Un autre objectif important du projet Biogénome terrestre est la génomique de conservation. Ce domaine utilise le séquençage de l’ADN pour identifier les espèces menacées, qui comprennent environ 28 % des organismes complexes de la planète – ce qui nous aide à surveiller leur santé génétique et à les conseiller en matière de gestion.
Une tâche qui n’est plus impossible
Jusqu’à récemment, le séquençage de grands génomes prenait des années et plusieurs millions de dollars. Mais d’énormes progrès techniques ont été réalisés et il est désormais possible de séquencer et d’assembler de grands génomes pour quelques milliers de dollars. L’ensemble du projet du biogénome terrestre coûtera moins cher, en dollars d’aujourd’hui, que le projet du génome humain, qui a coûté environ 3 milliards de dollars au total.
Dans lePar le passé, les chercheurs devaient identifier chimiquement l’ordre des quatre bases sur des millions de minuscules fragments d’ADN, puis recoller l’ensemble de la séquence. Aujourd’hui, ils peuvent enregistrer différentes bases sur la base de leurs propriétés physiques, ou en liant chacune des quatre bases à un colorant différent. Nouveau méthodes de séquençage peuvent analyser de longues molécules d’ADN attachées dans de petits tubes ou pressées à travers de petits trous dans une membrane.
Les chromosomes sont constitués de longs réseaux à double hélice des quatre paires de bases dont la séquence spécifie les gènes. Les molécules d’ADN sont coiffées à leur extrémité par les télomères.
Pourquoi tout séquencer ?
Mais pourquoi ne pas économiser du temps et de l’argent en ne séquençant que les principales espèces représentatives ?
Eh bien, le but du Projet Biogénome de la Terre est d’exploiter la variation entre les espèces pour faire des comparaisons, et aussi pour capturer des innovations remarquables chez les espèces aberrantes.
Il y a aussi la peur de manquer quelque chose. Par exemple, si nous ne séquençons que 69 999 des 70 000 espèces de nématodes, nous pourrions manquer celle qui pourrait divulguer les secrets de la façon dont les nématodes peuvent causer des maladies chez les animaux et les plantes.
Il y a actuellement 44 institutions affiliées dans 22 pays qui travaillent sur le projet du biogénome terrestre. Il existe également 49 projets affiliés, dont d’énormes projets tels que le Projet de génomique de conservation de la Californie., le Projet 10 000 génomes d’oiseaux et le projet britannique Arbre de vie de Darwin ainsi que de nombreux projets sur des groupes particuliers tels que les chauves-souris et les papillons.
Rédigé par Jenny Graves, professeur émérite de génétique et vice-chancelier de l’université La Trobe.
