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L'ombre de Frankenstein (suite)

Vers une vie synthétique à minima ?

Je crois à l'immortalité et pourtant je crains bien de mourir avant de la connaître.

Raymond Devos 

 les génomes peuvent être écrits pour la conception. Les pionniers du domaine - les chercheurs de l'Institut J. Craig Venter de Rockville (Maryland) - ont utilisé cette méthode pour mieux définir l'ensemble minimal de gènes requis pour une cellule libre. En adoptant une approche qui consiste à redéfinir les segments du génome par ordinateur, à synthétiser chimiquement les fragments puis à les assembler, ces pionniers ont réussi 2 à réduire la taille du génome de M. mycoides d’environ 50%.

 

 Fredens et ses collègues ont utilisé ce génome réduit d' E. Coli comme matrice pour un génome synthétique avec un autre type de minimisation à l'esprit - la réduction de codon

version synthétique de 4 millions de paires de bases de Escherichia coligénome

 

La nature utilise 64 codons pour coder la synthèse des protéines du génome.

Nous démontrons ici que le nombre de codons utilisés pour coder les acides aminés canoniques peut être réduit, grâce à la substitution des codons cibles à l’échelle du génome par des synonymes définis. Nous créons une variante de Escherichia coliavec un génome synthétique.

créer un organisme avec un génome de 61 codons; cet organisme utilise 59 codons pour coder les 20 acides aminés et permet la suppression d'un ARN de transfert auparavant essentiel.

 Dans leur approche (Fig. 1), l’ADN est conçu par ordinateur, synthétisé chimiquement et assemblé en fragments de 100 kilobases dans des vecteurs de S. cerevisiae ; Ces vecteurs sont ensuite repris par E. coli et intégrés dans le génome à la place directe de la région naturelle équivalente. En itérant cinq fois ce processus, des sections d'ADN de 500 kilobases ont été remplacées par des versions synthétiques. Huit souches d' E. Coliont été produits de cette manière, chacun abritant des sections d’ADN synthétique qui couvraient une région différente du génome. Ces sections ont ensuite été combinées en utilisant des méthodes de conjugaison pour former le génome synthétique complet.

Le Projet Génome Humain (HGP)...

... "End of the beginning"

“Nature is an endless combination and repetition of very few laws ...

“She hums the old well-known air through innumerable variations.”

Ralph Waldo Emerson

"1000 Génomes"

On trouvera dans le même revue l'état d'avancement du projet 1000 génomes qui a démarré en 2008.

 

Le but premier de ce travail était de créer un catalogue  détaillé de la diversité génétique humaine pour établir in fine un lien entre variation génétique et pathologies.

Il implique un grand nombre d'équipes multidisciplinaires à travers le monde.

 

En fait, ce sont les génomes de plus de 2500 individus de différents groupes ethniques (26 populations distinctes, d'immigrants chinois  deDenver, à la tribu Luhya au Kenya, en passant par les Penjabis de Lahore au Pakistan) qui ont été à ce jour séquencés.

 

Un large spectre de  variations génétiques a été mis en évidence. Au total plus de 88 millions de variantes ont été identifiées sur les 2504 échantillons (dont 84,7 millions de polymorphismes nucléotidiques simples (SNP).

La corrélation entre ces variantes et les phénotypes moléculaires et pathologiques reste maintenant à analyser.

 

Nous voici donc à la fin du... commencement !

 

a, Polymorphic variants within sampled populations. The area of each pie is proportional to the number of polymorphisms within a population. Pies are divided into four slices, representing variants private to a population (darker colour unique to population), private to a continental area (lighter colour shared across continental group), shared across continental areas (light grey), and shared across all continents (dark grey). Dashed lines indicate populations sampled outside of their ancestral continental region. b, The number of variant sites per genome. c, The average number of singletons per genome.

HGP : modèle scientifique pour le 21ème siècle

Un laboratoire de séquençage d'ADN en 1994... puis en 2006 !

 

En conclusion de leur article dans Nature,  Green, Watson et Collins, tirent une leçon méthodologique des travaux sur le génome.

Ils montrent que le succès d'entreprises de cette dimension ne peut être assuré que par des partenariats multiples engageant des équipes et sous-équipes multidisciplinaires. Plus de 2000 chercheurs de divers horizons géographiques et scientifiques sont impliqués dans le HGP.

 

Dans ces conditions, des bases de données communes, accessibles à tous, doivent être mises en place. Ainsi, en 2014, une stratégie de partage Genomic Data Sharing (GDS), a vu le jour.

 

Un travail de cette ampleur conduit naturellement à des innovations technologiques de première importance.

L'étude du génome a notamment permis des avancées spectaculaires en biologie moléculaire, chimie, physique, robotique , informatique, ainsi que le développement de nouvelles stratégies pour l'utilisation de ces outils.

 

Les responsables du projet ont été également attentif aux conséquences sociétales de leur travail et ils ont su mettre en avant les retombées multiples de leur recherche : mise en évidence des mécanismes moléculaires  pour des milliers de maladies, révolution dans le diagnostic et le traitement du cancer, avancée capitale pour les études sur le microbiome (voir Human Microbiome Project, utilisation banalisée des thérapies à partir de cellules souches...