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Un consortium international réunissant plus de 50 institutions a annoncé un projet ambitieux visant à rassembler des séquences génomiques de haute qualité des 66 000 espèces de vertébrés présentes sur Terre, y compris tous les mammifères, oiseaux, reptiles, amphibiens et poissons. Avec un coût total estimé à 600 millions de dollars, c’est un projet aux proportions bibliques.

Créer un arche génomiques de 66 000 espèces 

Il s’appelle « Projet Vertebrate Genomes Project » (VGP) et il est organisé par un consortium appelé « Genome 10K » ou G10K. Comme son nom l’indique, ce groupe avait initialement prévu de séquencer les génomes d’au moins 10 000 espèces de vertébrés, mais grâce aux progrès réalisés et aux réductions des coûts des technologies de séquençage génétique, le G10K a décidé d’inclure des individus mâles et femelles de chacune des 66 000 espèces de vertébrés sur Terre.

Les cofondateurs du projet ont annoncé le nouvel objectif hier lors d’une conférence de presse tenue lors de la séance d’ouverture de la conférence 2018 Genome 10K, qui se tient actuellement à l’Université Rockefeller de New York. Ce projet impliquera plus de 150 experts de 50 institutions dans 12 pays.

L’annonce intervient avec la publication de 14 nouveaux génomes de haute qualité pour des espèces représentant les cinq classes de vertébrés, dont le génome de la grande chauve-souris, le lynx canadien, l’ornithorynque, le colibri d’Anna, le kakapo (seuls 150 survivants), la tortue du désert, la cécilie (un étrange amphibien sans membres qui ressemble à un serpent) et la perche grimpante. Ces 14 génomes, ainsi que ceux compilés au cours du projet, seront mis à la disposition des scientifiques à des fins de recherche.

Des percées dans les méthodes de séquençage

En fait, le VGP ne se limite pas au séquençage des génomes d’animaux. À l’instar du projet sur le génome humain, cet effort produira sans aucun doute des percées dans les méthodes de séquençage à haute résolution et d’assemblage du génome, tout en réduisant les coûts et les erreurs. Ce projet abordera également des questions importantes en biologie et en maladies, et aura des impacts immédiats sur les domaines liés à l’évolution de la génomique et de la biologie de la conservation.

Sur ce dernier point, un catalogue complet des espèces de vertébrés de la Terre pourrait servir de protection contre l’extinction, à la fois en matière de prévention de l’extinction et de relance éventuelle des espèces éteintes.

S’exprimant lors de la conférence de presse hier, Oliver Ryer, cofondateur de G10K et directeur du Zoo Institute for Conservation de San Diego, a déclaré que le VGP avait le potentiel de «transformer tous les domaines de la biologie», y compris la présence de mutations délétères, de consanguinité et de goulots d’étranglement génétiques. À titre d’exemple, Ryer a décrit la découverte d’un gène récessif délétère chez les condors de Californie, affirmant que «nous pouvons maintenant identifier les oiseaux porteurs de ce trait mortel» et que cela nous permettra de «préserver notre patrimoine biologique».

Lorsque le G10K a été lancé il y a 10 ans, ses membres n’avaient aucune idée du temps qu’il faudrait pour séquencer des génomes de qualité suffisante pour faire de la bonne science et le faire à un prix abordable.

« Je suis incroyablement excité que nous soyons maintenant en mesure de faire les choses correctement », a déclaré David Haussler, cofondateur du G10K et directeur de l’UC Santa Cruz Genomics Institute. « C’est vraiment le moment de commencer », ajoute-t-il, « nous n’avons aucune excuse pour ne pas le faire ».

Des «lectures longues» faciliteront l’assemblage des séquences d’ADN

Pour générer des assemblages de génomes de haute qualité, l’équipe du VGP insiste sur les «lectures longues» plutôt que sur les «lectures courtes», ce qui signifie que les technologies de séquençage produiront des fragments de données génétiques contiguës. Cela facilitera considérablement l’assemblage des séquences d’ADN en chromosomes entiers. Ainsi, au lieu de travailler avec un puzzle contenant des millions de pièces, les lectures longues donneront lieu à un puzzle composé de milliers de pièces.

De plus, les chercheurs s’abstiendront de combiner les chromosomes mâles et femelles en un seul génome – une pratique courante qui entraînait beaucoup trop d’erreurs. Au lieu de cela, l’équipe va rassembler à la fois l’ADN paternel et maternel des individus dans un processus connu sous le nom de phasage. Comme l’a expliqué Gene Myers, membre de l’équipe du VGP et chercheur principal à l’Institut Max Planck de biologie et de génétique des cellules moléculaires, chaque espèce sera un accord «unique», ce qui signifie que la qualité des séquences sera si bonne. que le travail ne devrait pas être répété dans le futur.

En matière de processus, les chercheurs construiront des séquences à longue lecture avec un assemblage initial de morceaux de chromosomes appelés «contigs». Ces morceaux seront réunis pour créer des morceaux encore plus grands, appelés échafaudages, qui seront à leur tour lié à d’autres pour créer des assemblages encore plus grands, jusqu’aux chromosomes de taille normale. Des cartes d’ADN optique et des algorithmes informatiques faciliteront le processus, garantissant l’ordre séquentiel approprié et signalant toute erreur structurelle.

Une reconstruction pour moins de 1 000 $

«Les progrès des technologies de séquençage à longue lecture et d’échafaudage à longue portée révolutionnent le séquençage de l’ADN de novo [à partir de rien]», a déclaré Myers. «Après une interruption de 10 ans, cette tendance m’a incité à revenir à l’assemblage du génome, car je pense que nous pourrons finalement produire des reconstructions quasi parfaites du génome des télomères et si les tendances actuelles se maintiennent, pour moins de 1 000 $ en moyenne par espèce de vertébré, modifiant ainsi considérablement le paysage de la génomique.

En fait, il n’y a pas si longtemps, il fallait des millions de dollars et des années d’efforts pour compléter le génome d’un seul animal. Les nouvelles technologies de séquençage pourraient bientôt permettre de créer un génome entier en une semaine, a déclaré Adam Phillippy, président de l’assemblée du G10K et responsable de l’Institut national de recherche sur le génome humain du NIH. Il faut maintenant environ 30 000 $ pour séquencer l’ADN d’une nouvelle espèce pour la première fois.

Les nouvelles séquences seront stockées et mises à la disposition du public sur la base de données « Genome Ark », une bibliothèque numérique ouverte de génomes. Les sociétés commanditaires DNAnexus et Amazon Web «ont joué un rôle déterminant dans la réalisation de ce projet», a déclaré Phillippy. «Ce projet est extravagant et ambitieux – mais c’est faisable, et c’est inévitable», a déclaré Harris Lewin, membre de l’équipe du VGP de l’UC Davis, lors de la conférence de presse.

Un coût de 600 millions de dollars 

Selon un communiqué de presse du G10K, environ 600 millions de dollars seront nécessaires pour mener à bien toutes les phases du VGP. Pour financer le projet, le G10K acquiert de l’argent auprès d’institutions privées et de sociétés commanditaires. Mais le consortium fait aussi du crowdsourcing, ayant déjà collecté 2,5 millions de dollars sur les 6 millions de dollars requis pour la première phase du projet (la première phase impliquera le séquençage d’au moins un individu parmi les 260 commandes de vertébrés vivants).

Mis à part l’hyperbole, c’est l’un des projets les plus ambitieux que nous ayons vu depuis longtemps, rivalisant avec le Projet Génome Humain (HGP), le Projet Connectome Humain (un effort continu pour cartographier toutes les connexions du cerveau humain), et Le projet jumeau du VGP, le projet Earth BioGenome (EGP), qui a été annoncé plus tôt cette année.

L’objectif de l’EGP est de séquencer tous les eucaryotes (il y a environ 8,7 millions d’espèces sur la planète), pour un coût estimé à 4,7 milliards de dollars. Dans un courrier électronique adressé à Gizmodo, un porte-parole du G10K a déclaré que l’EGP fonctionnera comme organe de coordination et que les génomes de vertébrés du VGP contribueront à l’effort global visant à éliminer la réplication du travail.

Les nouvelles techniques permettront de réduire les coûts

Aucun calendrier n’a été donné pour le projet VGP, mais comme l’a démontré le HGP, un démarrage lent ne reflète pas nécessairement le rythme global d’un projet. Au fur et à mesure que le temps passe et que les technologies et les techniques s’améliorent, les chercheurs du VGP devraient commencer à voir des rendements plus rapides, à la fois en matière de vitesse et de réduction des coûts. Une fois terminé, nous aurons un dépôt remarquable à notre disposition, dont même Noé serait fier.

Source : Gizmodo