Une équipe de scientifiques américains et britannique est parvenue à « déterminer la séquence complète d’un chromosome humain d’un bout à l’autre (“télomère à télomère”) sans aucune lacune et avec un niveau de précision sans précédent ». Combler les lacunes existantes ouvre des perspectives pour la recherche d’associations entre variations de séquence et pathologies. « L’assemblage de télomère à télomère d’un chromosome X humain » a été publié dans la revue Nature[1]. Une réalisation « marquante » rendue possible « grâce à de nouvelles technologies de séquençage qui permettent des “lectures ultra longues”, comme la technologie de séquençage nanopores mise au point à l’Université de Santa Cruz » a déclaré Karen Miga, chercheuse à l’Institut de génomique de l’Université de Santa Cruz et auteur principal de l’étude.
« Les séquences répétitives d’ADN sont communes à l’ensemble du génome et ont toujours posé un défi pour le séquençage car la plupart des technologies produisent des “lectures” relativement courtes de la séquence, qui doivent ensuite être assemblées comme un puzzle afin d’assembler le génome. » Et ces lectures courtes « semblent presque identiques, comme une grande étendue de ciel bleu dans un puzzle, sans aucun indice sur la façon dont les pièces s’assemblent ou sur le nombre de répétitions ». « Nous commençons à découvrir que certaines de ces régions où il y avait des lacunes dans la séquence de référence sont en fait parmi les plus riches en termes de variation des populations humaines » a indiqué la scientifique.
Pour travailler sur le sujet Karen Miga et Adam Phillippy de l’Institut national de recherche sur le génome humain (NHGRI), tous deux auteurs de l’étude, avaient cofondé le consortium Telomere-to-Telomere (T2T) pour rechercher un assemblage complet du génome. Un effort qui a fait appel au « séquenceur MinION d’Oxford Nanopore Technologies, qui séquence l’ADN en détectant le changement de flux de courant lorsque des molécules individuelles d’ADN passent à travers un minuscule trou (un “nanopore”) dans une membrane ». Dans le cadre de l’étude qui vient d’être publiée, les chercheurs ont également mis en œuvre d’autres technologies de séquençage de PacBio et Illumina, et des cartes optiques de BioNano Genomics. Et pour finaliser le séquençage, l’équipe « a dû résoudre manuellement plusieurs lacunes ». Au final, « nous avons utilisé un processus itératif sur trois plateformes de séquençage différentes pour affiner la séquence et atteindre un haut niveau de précision », explique Karen Miga.
Par ailleurs, le séquençage nanopores, « en plus de fournir des lectures ultra-longues, peut également détecter des bases qui ont été modifiées par méthylation, un changement “épigénétique” qui n’altère pas la séquence mais a des effets importants sur la structure de l’ADN et l’expression des gènes ».
La nouvelle séquence du génome humain, « dérivée d’une lignée cellulaire humaine appelée CHM13, comble de nombreuses lacunes dans le génome de référence actuel, connu sous le nom de Genome Reference Consortium build 38 (GRCh38) ». Le consortium T2T continue à travailler à la finalisation de tous les chromosomes CHM13.
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[1] Karen H. Miga et al, Telomere-to-telomere assembly of a complete human X chromosome, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2547-7
Phys.org, University of California (14/07/2020)
