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Séquençage du génome du castor canadien

par Juanita Bawagan Nouvelles Réseaux génétiques 13.02.2017

Des scientifiques canadiens ont procédé à l’analyse approfondie de l’un des animaux les plus emblématiques du pays à l’aide d’une technique qui va transformer le décodage génomique. 

Stephen Scherer, Boursier principal de l’ICRA, a piloté l’équipe canadienne qui a séquencé le premier génome de Castor canadensis, le castor canadien. Les résultats ont été publiés dans G3, une revue fondée et publiée par Brenda Andrews, Boursière principale au sein du programme Réseaux génétiques de l’ICRA.

« Nous pouvons séquencer le génome de n’importe quel animal, mais nous voulions faire preuve d’un peu plus de créativité », dit Scherer, auteur principal de l’article et professeur de génétique moléculaire à l’Université de Toronto. Il a choisi le castor en guise de cadeau pour le 150e anniversaire du Canada et pour « marquer notre territoire ».

Après le début des travaux, Scherer a appris que des chercheurs en Oregon travaillaient au North American Beaver Genome Project (projet du génome du castor nord-américain). Scherer a lancé le défi à son équipe de généticiens moléculaires du Centre de génomique appliquée à l’Hôpital pour enfants malades et à leurs collaborateurs canadiens d’arriver en premier. Leur sujet d’expérience s’appelait Ward, un castor âgé de dix ans du Zoo de Toronto. Six mois après avoir lancé le défi, l’équipe de Scherer avait complété le génome et publié tous ses résultats vérifiés par les pairs le 13 janvier. L’équipe de l’Oregon a publié une annonce sur leur séquence génomique un jour plus tard.

« J’aimerais qu’il y ait davantage de projets canadiens de ce genre où on fait quelque chose simplement pour le simple fait de le faire. La création de connaissances est, en soi, utile, dit Scherer. Je crois que l’ICRA a toujours encouragé ce principe. »

Le génome du castor compte 2,7 milliards de paires de base, un peu moins que le génome humain. Ces bases composent les gènes qui nous permettent de mieux comprendre le castor, ainsi que son histoire qui est intimement liée à celle du Canada. Par exemple, les chercheurs ont examiné un gène associé à la formation des dents et ont découvert qu’il était similaire à un gène chez le rat-kangourou. Cette découverte pourrait nous aider à mieux comprendre l’évolution des rongeurs. Selon Scherer, il pourrait aussi être intéressant de se servir du génome du castor pour faire de la « génomique culturelle » et voir comment les interactions avec les humains ont influencé l’évolution de l’animal. 

Au-delà d’une question de fierté nationale, le génome du castor est le premier génome mammalien à avoir été séquencé à l’aide de la technique de novo mise au point par l’équipe. Cette méthode permet aux scientifiques de créer un génome « à partir de zéro » sans se baser sur un génome de référence. Scherer, qui a consacré sa carrière à l’étude de la génomique de l’autisme, croit que cette méthode jouera un rôle déterminant pour rehausser notre compréhension des maladies humaines.

« Il vaut mieux ne pas se baser sur ce que l’on sait déjà, car on risque alors d’introduire un biais dans notre interprétation et certaines choses pourraient nous échapper », dit Scherer.

La méthode de novo assemble le génome par l’entremise d’une approche multicouche. Les chercheurs conçoivent la première ébauche à l’aide de longs fragments d’ADN qu’ils étoffent avec de plus courts fragments. Ensuite vient l’assemblage du transcriptome – la somme de l’ARNm des échantillons sanguins et tissulaires – qui sert d’échafaudage au génome. Finalement, les chercheurs comparent le résultat avec des génomes mammaliens apparentés et apportent des corrections manuellement.

Comme le séquençage de novo coûte 20 000 $, il s’agit d’une méthode inaccessible pour la plupart des gens, mais Scherer dit que le coût baissera au fil de l’amélioration des technologies et d’un usage plus généralisé. La méthode de novo serait plus précise que le reséquençage et plus rapide que le séquençage complet des génomes.

Scherer a commencé à utiliser cette méthode dans les familles qui comptent plusieurs enfants autistes et où aucune modification génétique n’a été découverte. Il espère que cette méthode révèlera des variantes génétiques que les analyses standards n’auraient pas détectées. À l’avenir, il entrevoit une technologie unique qui pourrait capter toutes les variantes génétiques et révéler leur positionnement par rapport aux autres chromosomes. La méthode de novo constitue une avancée importante en ce sens et mènera à de nombreuses autres découvertes, dit-il.

Le 150e anniversaire du Canada nous donne la chance de réfléchir aux percées réalisées par des scientifiques canadiens. Pour Scherer, sa plus grande influence fut son mentor, le généticien Lap-Chee Tsui, de l’Hôpital pour enfants malades. Faisant concurrence à l’échelle mondiale à de plus grands laboratoires, y compris en biotechnologie, Tsui a découvert le gène responsable de la fibrose kystique en 1989. « Au-delà de la technologie spectaculaire et de la science, pour bien des membres de cette génération, le succès de Tsui nous a rappelé que les Canadiens peuvent arriver premiers, et notre projet sur le castor en est un rappel au 21e siècle. »

« Nous disposons de technologies de pointe au Canada et nous les mettons constamment à l’épreuve avec des échantillons d’intérêt – qu’il s’agisse des maladies dont souffrent les gens ou les animaux dans notre pays », dit-il.   

« Réaliser des expériences qui sont proches de nous, où nous apportons une valeur ajoutée sur le plan de l’interprétation, voilà ce à quoi les Canadiens ont toujours excellé. »

L’article « De novo genome and transcriptome assembly of the Canadian beaver (Castor canadensis) » a été publié dans G3: Genes|Genomes|Genetics.

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