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Une nouvelle version, plus complète, du génome humain porte déjà ses fruits après avoir été publiée il y a deux mois. Elle a révélé d’énormes quantités de variations génétiques entre les personnes qui ne pouvaient pas être détectées auparavant – des variations qui pourraient être à l’origine de maladies.

Une nouvelle version plus précise

« Des variantes se cachaient à la vue de tous », explique Megan Dennis, de l’université de Californie à Davis. D’autres études suggèrent que ce nouveau génome révélera enfin les fonctions de l’ADN poubelle, qui est apparemment inutile. Comme cet ADN est répétitif, il s’est avéré difficile de l’étudier en détail jusqu’à maintenant. « Nous étions aveugles à cet ADN », déclare Karen Miga, de l’université de Californie à Santa Cruz.

Miga est codirectrice du Consortium Telomere-to-Telomere, qui a publié en mai la séquence la plus complète du génome humain à ce jour. Ce nouveau génome a permis de combler les 8 % manquants de la séquence, dont la plupart sont hautement répétitifs. Il a également fourni une image plus précise et moins incertaine des 92 % restants de la séquence. Des articles complémentaires ont présenté des analyses préliminaires.

Miga et ses collègues ont maintenant publié cinq autres pré-titrés analysant ce nouveau génome. Si deux d’entre eux portent essentiellement sur la vérification de la séquence, les autres sont de nouvelles analyses.

Dans une étude, Dennis et ses collègues ont comparé le nouveau génome à plus de 3 000 autres, en exploitant les nouvelles informations disponibles dans les 92 % de la séquence génétique qui étaient déjà connus. Ils cherchaient en particulier des variants, c’est-à-dire des sites génétiques qui varient d’une personne à l’autre. Ils ont identifié des centaines de milliers de nouvelles variantes.

Des maladies associées à des gènes

Grâce aux informations contenues dans ce nouveau génome, il a également été possible d’améliorer notre compréhension de la structure génétique de plusieurs centaines de gènes, explique le coauteur de cette étude, Michael Schatz, de l’université Johns Hopkins dans le Maryland. « Nous savons qu’il existe des maladies associées à ces gènes ».

Cette étude a également permis à l’équipe de confirmer que certains sites génétiques qui avaient été considérés comme des variantes potentielles avaient été mal identifiés comme tels en raison des lacunes des techniques de séquençage utilisées précédemment pour étudier le génome, explique le coauteur Justin Zook du National Institute of Standards and Technology dans le Maryland. Il y aura eu quelques « fausses découvertes » liées à celles-ci, dit-il, mais la plupart des généticiens avaient déjà compris que ces régions étaient problématiques et les avaient ignorées.

Les régions en évolution

Il est aussi maintenant possible d’étudier les régions du génome qui sont encore en évolution, ce qui était auparavant difficile à résoudre, explique le coauteur Rajiv McCoy, également de l’université Johns Hopkins. Il s’agit notamment des gènes du système immunitaire, comme ceux du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH), qui sont répétitifs et fréquemment remaniés. « Ils étaient complètement cassés dans les anciennes versions des assemblages des génomes », explique M. McCoy.

« Il y a des variations que nous n’avions pas vérifiées correctement auparavant », déclare Jan Korbel du Laboratoire européen de biologie moléculaire de Heidelberg, en Allemagne, qui n’a pas participé à ces études. Selon lui, les améliorations les plus importantes concernent les grandes mutations, comme les sections d’ADN retournées de bout en bout.

Une deuxième étude dirigée par Rachel O’Neill, de l’université du Connecticut, a cartographié les sections où la même portion d’ADN se répète sans interruption. Ils ont identifié de nombreuses nouvelles répétitions et même de nouveaux types de répétitions. Un grand nombre de ces répétitions étaient des « composites », c’est-à-dire que plusieurs répétitions différentes étaient assemblées de manière distincte.

Une structure qui a un impact sur l’organisation de notre génome

« La chose la plus surprenante est le nombre de répétitions et les types de répétitions complexes », déclare O’Neill. « Ce ne sont pas de simples séquences répétées aléatoires, elles ont une structure, et cette structure peut en fait avoir un impact sur l’organisation de notre génome ».

De nombreux généticiens ont longtemps affirmé qu’une grande partie de cet ADN répétitif n’avait aucune fonction et était « inutile ». Cependant, certaines parties semblent jouer un rôle, par exemple en régulant l’activité des gènes. Miga soupçonne qu’il y a beaucoup plus que cela. « Nous n’avons jamais vraiment eu les moyens d’étudier ces séquences auparavant », dit-elle, et c’est pourquoi des fonctions n’ont pas été découvertes.

Dans l’étude finale, Miga et ses collègues ont cartographié des régions appelées centromères, qui sont cruciales pour la division cellulaire et donc le cancer. « Ces régions présentaient les plus grandes lacunes dans notre assemblage précédent de référence humain », dit-elle. Ils ont découvert que des séquences-clés appelées alpha-satellites sont fréquemment dupliquées, créant un groupe de nouvelles copies entourées de copies plus anciennes et endommagées. La raison n’est pas claire.

Ces recherches a été pré-publiée en deux parties dans bioRxiv: I et II.

Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay

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