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Déchiffreurs de l’ADN

Le mystère dévoilé

Le 5 mai 2010 – Une équipe de chercheurs de la University of Toronto, dirigée par le titulaire d'une Bourse Steacie du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), Brendan Frey, et un collègue, Benjamin Blencowe, a découvert dans l'ADN un code caché qui élucide l'un des plus grands mystères de la recherche génétique : comment un petit nombre de gènes humains peuvent-ils produire un très grand nombre de messages génétiques pour créer un organe tel que le cerveau? Cette percée est décrite dans l'article vedette du numéro du 6 mai 2010 de la prestigieuse revue de recherche internationale Nature.

Page couverture : Nature Publishing Group
Page couverture : Nature Publishing Group

Lorsque le séquençage du génome humain s'est achevé en 2004, environ 20 000 gènes avaient été trouvés. Les cellules vivantes toutefois utilisent ces gènes pour générer des centaines de milliers de messages génétiques qui dirigent la plupart des activités cellulaires. Voici ce que dit M. Frey de la découverte du nouveau code : « C'est comme écouter un orchestre complet qui joue derrière une porte close. Lorsque vous réussissez à ouvrir la porte, vous découvrez que toute cette musique est produite par seulement trois ou quatre musiciens. »

Pour savoir comment les cellules vivantes génèrent de l'information génétique aussi diversifiée, M. Frey et le stagiaire postdoctoral Yoseph Barash ont inventé une méthode d'analyse biologique assistée par ordinateur qui permet de découvrir les « mots codes » qui sont cachés dans le génome. Ces codes sont appelés « codes d'épissage ». Ils contiennent les règles biologiques qui régissent l'épissage diversifié des différentes parties d'un message génétique provenant d'un gène en vue de produire différents messages génétiques (les ARN messagers). « Trois gènes neurexines par exemple peuvent générer plus de 3 000 messages génétiques qui contribuent au câblage du cerveau », d'expliquer M. Frey.

« Auparavant, les chercheurs ne pouvaient prédire comment les messages génétiques seraient réorganisés ou épissés au sein d'une cellule vivante, poursuit M. Frey. Nous avons utilisé le code d'épissage que nous avons découvert pour prédire comment des milliers de messages génétiques seront réorganisés de nombreuses façons différentes dans de nombreux tissus différents. » L'équipe de M. Blencowe, qui compte l'étudiant diplômé John Calarco, a produit des données expérimentales qui ont servi à établir et à vérifier les prédictions faites à l'aide du code. « Le fait que le code d'épissage permette de faire des prédictions exactes à une échelle aussi vaste représente un progrès important dans ce domaine », déclare M. Blencowe.

MM. Frey et Blencowe attribuent le succès de leur projet à la collaboration étroite qui régnait au sein de leur équipe formée de bioinformaticiens et d'experts de la biologie expérimentale talentueux. M. Frey a été nommé conjointement au Département de génie électrique et informatique, au Département de la recherche médicale Banting Best et au Département d'informatique de la University of Toronto. « Essayer de comprendre un système biologique complexe est comme essayer de comprendre un circuit électronique complexe. Notre équipe a « désossé » le code d'épissage à l'aide d'une grande quantité de données expérimentales qu'elle a produites », conclut M. Frey.

Les travaux de recherche ont été financés par le CRSNG, Génome Canada, l'Institut de génomique de l'Ontario, les Instituts de recherche en santé du Canada, l'Institut national du cancer du Canada et Microsoft Research. Les auteurs de l'étude sont Yoseph Barash, John A. Calarco, Weijun Gao, Qun Pan, Xinchen Wang Ofer Shai, Benjamin J. Blencowe et Brendan J. Frey.