Projet du génome humain

Le projet du génome humain a débuté en 1990 dans le cadre d'un travail international qui avait deux objectifs. Le premier consistait à cartographier l'emplacement des gènes dans le génome humain. Le deuxième visait à trouver la séquence (ordre) des nucléotides (adénine (A), guanine (G), cytosine (C) ou thymine (T)) (appelées bases) qui composent l'ADN du génome humain. Les bases sont reproduites des millions ou des milliards de fois tout au long d'un génome. Le génome humain contient trois millions de paires de bases. L'ordre particulier des bases est très important, car il établit si un organisme est humain, ou s'il s'agit d'une autre espèce de plante ou d'animal, ou d'une bactérie ou d'un champignon, entre autres.

Une première ébauche du génome a été publiée en juin 2000 et la majorité du séquençage a été terminée en avril 2003. Le défi suivant consistera à établir la fonction de tous les quelque 30 000 gènes humains et à utiliser ces renseignements en biologie humaine. On a fait le séquençage du génome d'un bon nombre d'autres organismes et le séquençage de plusieurs autres est en cours. Parmi ces organismes, il y a la levure Saccharomyces cerevisae, le ver rond Caenorhabditis elegans, la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster, la plante Arabidopsis thaliana, la souris Mus musculus, le rat Rattus norvegicus et le moustique Anopheles gambiae, ainsi qu'un bon nombre d'autres bactéries, champignons et virus.

Séquençage du génome

Le séquençage du génome humain consiste à trouver l'ordre de trois milliards de bases qui composent l'ADN, ce qui constituait tout un défi pour le Projet du génome humain. Le procédé, qui a été automatisé pour le projet, comporte plusieurs étapes énumérées
ci-dessous.

1. Les chromosomes sont coupés afin de former des fragments d'ADN plus courts.
2. Chacun des brins simples de fragment court est utilisé comme modèle pour que l'enzyme polymérase de l'ADN fabrique un nouveau brin complémentaire d'ADN. La polymérase peut ajouter un ou deux types de bases afin de produire le nouveau fragment d'ADN. Elle peut ajouter une base normale (A, G, C ou T) ou une version de ces bases qui freine la reproduction parce que rien ne peut se fixer sur la base modifiée. Si l'on a la concentration exacte de ces bases ainsi que des bases normales, on obtient la création d'un grand nombre de brins différents d'ADN de longueur différente.
3. L'étape suivante consiste à séparer en fonction de leur taille les brins nouvellement formés par électrophorèse sur gel. Les brins plus courts se déplacent plus vite dans le gel que les brins plus longs. Si la deuxième étape est réussie, un brin original d'une longueur de 10 bases donnera lieu à 10 brins différents séparés selon la taille sur le gel, chacune des bases étant plus longue que la suivante.
4. On pose ensuite une «étiquette fluorescente» à la base se trouvant à l'extrémité de chacun des brins, en utilisant une couleur distincte pour chacune des bases. On peut observer ces couleurs avec un microscope à fluorescence et l'on établit la séquence d'ADN par la séquence des couleurs apparaissant sur le gel. Par exemple, si une séquence d'un brin est rouge, vert, vert et bleu, cela peut signifier que le brin de quatre bases est composé d'adénine, de guanine, de guanine et de cytosine (AGGC).
5. Un ordinateur fait la lecture des couleurs et établit la séquence, qui est ensuite combinée à toutes les autres séquences de façon à former éventuellement l'ensemble du génome. Cette information sur la séquence est ensuite soumise à de grandes bases de données publiques afin que les autres chercheurs puissent l'utiliser et l'enrichir.

Ces séquences du génome humain ne représente pas le génome d'une personne en particulier. Elles visent à servir de point de départ afin d'établir de vastes comparaisons dans toute l'humanité. On peut appliquer les connaissances à tout le monde, car tous les êtres humains possèdent le même ensemble de gènes de base, en plus du processus de développement et d'entretien de leurs structures et de leurs processus biologiques.

Applications du projet du génome humain

Les applications actuelles et éventuelles du projet du génome humain sont nombreuses. Comme on a établi la séquence d'une grande partie du génome humain, les travaux ont récemment porté sur la fonction des gènes et sur la façon dont les changements de séquence sont liés à la santé et à la maladie. La description du génome nous a permis de nous intéresser à d'autres domaines connexes, comme le protéome et le métabolome. Alors que nous découvrirons d'autres aspects des gènes humains et de leur fonctionnement, nous pourrons concevoir de nouvelles façons de procéder au diagnostic et au traitement d'un plus grand nombre de maladies.