Séquençage du secret de la vie : des données rentables sur l’ADN de la flore et de la faune

Le massive Earth BioGenome Project (EBP) est en cours, initié par des scientifiques du monde entier il y a six ans pour séquencer les génomes d’environ 1,67 million de plantes, d’animaux, de champignons… pour la protection et l’utilisation efficace de l’environnement. L’exécution du projet durera dix ans et, selon les premières estimations, coûtera 4,7 milliards de dollars. Les scientifiques affirment que posséder de telles séquences d’ADN complètes clarifiera l’évolution de la vie, aidera à la conservation de la biodiversité, améliorera l’agriculture et aura un impact positif sur la santé humaine. Bien que la réalisation de l’EBP soit retardée, principalement en raison d’un manque de financement, le prestigieux journal Science a rapporté que des scientifiques du monde entier ont jusqu’à présent séquencé 3 000 génomes, et selon l’objectif de la première phase du projet, ils devraient atteindre 10 000 génomes d’ici 2026.

– Nous avons doublé le nombre de génomes grâce aux efforts des deux dernières années – a déclaré Harris Lewin, l’organisateur du projet et généticien à l’Université d’État de l’Arizona, où le Secrétariat de l’EBP opère.

Génomes de haute qualité

Les responsables du projet espèrent réussir à séquencer 1,67 million d’espèces d’ici 2032 et que cela coûtera plusieurs centaines de millions de moins que prévu à l’origine, tout cela grâce à des capacités de séquençage de l’ADN plus grandes et plus rapides rendues possibles par de nouveaux outils technologiques. La première phase de l’EBP devrait coûter 265 millions de dollars, moins de la moitié de l’estimation initiale, et l’EBP affirme avoir suffisamment de financement pour couvrir les coûts de cette phase de recherche grâce à des fonds de la France, du programme Horizon 2020 de l’Union européenne, de l’organisation caritative Wellcome du Royaume-Uni, de certains autres pays, de philanthropes et de certaines entreprises qui ont investi 25 millions de dollars pour le séquençage d’espèces au Brésil. Que tous les génomes du Earth BioGenome soient complétés d’ici 2032, au lieu de 2028 comme prévu, dépend du financement, car il doit être collecté pour les deuxième et troisième phases du projet. Au départ, la plupart des recherches de l’EBP ont eu lieu dans de grands centres de séquençage de génomes mondiaux tels que BGI en Chine et le Wellcome Sanger Institute au Royaume-Uni, qui vient de publier son 2 000e génome – la plante d’eau douce Myriophyllum alterniflorum originaire d’Europe et d’Asie, qui est invasive en Amérique du Nord, où elle perturbe les voies navigables.

Des scientifiques de 28 pays sur six continents participent au projet, dont beaucoup effectuent la plupart des séquençages dans leurs frontières, mais l’EBP a 58 branches dans le monde, dont certaines séquencent des groupes taxonomiques spécifiques, d’autres se concentrent sur des espèces locales et régionales, et quelques-unes sélectionnent des espèces pour des besoins de conservation ou agricoles. Chaque branche a ses propres ressources et sa propre liste d’espèces s’appuyant sur l’EBP pour établir des normes de qualité des génomes, développer des protocoles de séquençage et éviter les duplications.

– Nous avons maintenant un forum commun où nous apprenons ensemble à produire des génomes de la plus haute qualité – a déclaré Alexandre Aleixo, un biologiste évolutif à l’Institut Technologique Vale au Brésil, où l’une des branches de l’EBP opère.

Production hebdomadaire

Les scientifiques s’attendent à ce que pour les 150 000 génomes prévus pour le séquençage dans la deuxième phase de l’EBP, ils produisent des génomes de référence très détaillés au lieu du brouillon de 180 000 comme prévu à l’origine.

– Les séquenceurs associés à l’EBP produisent environ 20 génomes eucaryotes complets par semaine. Cependant, la production doit atteindre 67 de ces génomes par semaine pour atteindre l’objectif de la première phase du projet d’ici 2026 et 721 génomes par semaine pour respecter la date limite de la deuxième phase d’ici 2030 – a déclaré Lewin.

Par conséquent, l’objectif principal du projet est de développer une expertise en génomique et des capacités de séquençage à plusieurs sites. Deux comités ont également été établis pour traiter des questions éthiques et juridiques, des questions de diversité et d’inclusion, et pour aider à travailler vers une distribution équitable des données, de la technologie et de l’expertise dans le monde entier, pas seulement dans les pays riches. Cependant, la neuroscientifique Sadye Páez de l’Université Rockefeller, co-présidente du Comité de Justice, d’Équité, de Diversité et d’Inclusion, a déclaré qu’il fallait faire davantage.

– Il y a un désir de communication, de construction et de développement des capacités, mais les différences au sein du système scientifique occidental et des structures entravent les progrès dans de nombreux domaines – a déclaré Páez.

Laboratoires portables

Pour aider à corriger certaines disparités, Wellcome Sanger a développé un prototype de laboratoire portable de séquençage de l’ADN, un conteneur de transport de neuf mètres qui permettra un séquençage avancé dans des pays qui ne l’ont pas.

– Nous recherchons maintenant des financeurs pour soutenir l’idée – a déclaré Mark Blaxter, un biologiste évolutif chez Wellcome Sanger, notant que l’installation de chaque laboratoire mobile qui fonctionnerait pendant trois ans coûterait environ 5,5 millions de dollars. Il s’attend à ce que des projets dans le monde entier nécessitent au moins 30 de ces laboratoires, et si chacun d’eux séquence de 1 000 à 3 000 génomes par an, l’objectif de la deuxième phase du projet sera atteint. Certains de ces laboratoires mobiles finiront en Afrique, où le Projet BioGenome Africain a été récemment établi et où quatre conteneurs de séquençage de génomes ont déjà été installés au Maroc, au Nigeria, en Afrique du Sud et au Kenya, avec des plans pour les installer dans plusieurs autres pays de ce continent. Bien qu’il y ait un manque de financement dédié au séquençage de génomes à travers l’Afrique, le projet a jusqu’à présent reçu le soutien de 43 institutions, de 5 entreprises et de 9 projets génomiques. La généticienne des populations Anne Muigai de l’Université de Défense Nationale au Kenya (NDU-K) a déclaré que c’est aussi un défi pour les scientifiques africains de changer leur mentalité car ils ont précédemment envoyé des échantillons à l’étranger pour le séquençage. En se concentrant sur les espèces africaines d’importance économique ou celles nécessitant une conservation, le projet a déjà séquencé 20 génomes, y compris celui d’un tournesol médicinal, de moutons Zulu et d’arbres fruitiers forestiers, tels que le pommier étoilé blanc. L’objectif est de séquencer 100 000 génomes en Afrique sur dix ans.

– L’effort africain a réalisé certains des progrès les plus impressionnants dans la formation des personnes à travailler en génomique de la biodiversité, en soutenant leurs projets et en créant une communauté de scientifiques – a déclaré Nathaniel Jue, un génomiste de l’Université d’État de Monterey Bay, Californie.

Séquençage dans les lycées

Des scientifiques de nombreux pays du monde ont pris au sérieux la mise en œuvre de l’EBP. Par exemple, au Chili, selon le professeur Miguel Allende, directeur du Centre de Régulation du Génome à l’Université du Chili, dans le cadre du projet de 1 000 génomes, qui doit combiner les ressources de plusieurs centres axés sur les océans, la bioinformatique et la génomique, la première espèce à être séquencée a été sélectionnée par vote public, et des scientifiques chiliens ont organisé des laboratoires de séquençage de génomes dans des lycées. Cependant, bien que la collaboration de la plupart des branches de l’EBP dans le monde se déroule sans heurts, la collaboration entre les États-Unis et la Chine n’est pas idyllique, en partie parce que les bases de données génomiques chinoises ne sont pas encore entièrement compatibles avec la compilation de séquences et d’informations connexes de l’EBP. Bien que le scientifique chinois Guojie Zhang, un biologiste évolutif à l’Université de Zhejiang qui a aidé à concevoir l’EBP, affirme que les deux pays devraient participer au projet de manière coordonnée, il affirme en même temps qu’il n’est pas nécessaire de séquencer le génome de chaque espèce.

– Si seulement un pour cent des génomes prévus sont séquencés, cela peut contribuer de manière significative à la compréhension de la biodiversité et des écosystèmes – a déclaré Zhang.

La réalisation de l’EBP a également été discutée lors de la Conférence des Nations Unies sur la Biodiversité (COP16) qui s’est tenue à la fin d’octobre de cette année en Colombie, à Cali, à laquelle ont assisté près de deux cents pays. Les participants ont souligné la nécessité de mesurer les résultats du Cadre Mondial de Biodiversité Kunming-Montréal (COP15), dont les objectifs fixés dans l’accord de 2022 incluent l’arrêt de l’extinction des espèces, la protection de 30 pour cent des terres et des mers du monde d’ici 2030, et l’investissement de 200 milliards de dollars dans sa réalisation. Vingt-trois cibles ont été fixées par lesquelles les pays peuvent mesurer leurs progrès, mais le problème est de savoir comment les États et les entreprises vont financer cela. De plus, seuls 31 pays (la plupart des États membres de l’UE, l’Australie, le Japon, la Corée du Sud, le Canada et la Chine) sur 195 ont soumis un plan national de conservation de la biodiversité au Secrétariat de la Biodiversité des Nations Unies. Par exemple, les États-Unis participent à la conférence mais n’ont pas ratifié la Charte de la Biodiversité et n’ont aucune obligation de soumettre le plan susmentionné. En même temps, plusieurs initiatives ont été établies en Europe pour soutenir la recherche et la conservation de la biodiversité biologique : la Stratégie de l’UE pour la Biodiversité d’ici 2030 et le Pacte Vert Européen, qui considèrent la génétique comme importante dans la conservation et la restauration des écosystèmes, et l’Atlas de Génomes de Référence Européen (ERGA) et les Connaissances Génomiques pour des Écosystèmes Résilients (G-BiKE) ont également été lancés.

Disputes concernant les fonds

Malgré les efforts des scientifiques pour préserver la biodiversité dans les laboratoires, la pratique dans le monde réel est différente. Les forêts sont impitoyablement abattues, l’espace de vie est retiré aux animaux, il y a de moins en moins de poissons dans les rivières, mers et océans pollués, et le climat devient de plus en plus impitoyable envers les humains, les plantes et les animaux. Malgré cela, les pays riches lors de la conférence des Nations Unies (COP16) en Colombie n’étaient pas réceptifs à l’établissement d’un fonds pour aider les pays pauvres à préserver la biodiversité. En effet, lors de la COP15, tenue à Montréal, l’établissement d’un fonds a été convenu, dans lequel 200 milliards de dollars devraient affluer d’ici 2030, et les pays riches étaient censés fournir 20 milliards de dollars par an aux pauvres pour la conservation de la biodiversité d’ici 2025. Cependant, rien n’en est sorti ; l’Australie, le Japon, le Canada, la Norvège, la Nouvelle-Zélande, la Suisse et l’Union Européenne se sont opposés à l’établissement du fonds, affirmant qu’il existe déjà des sources de financement pour les pays pauvres à cet effet. Ainsi, il est douteux qu’il y ait suffisamment d’argent pour séquencer le nombre mentionné de génomes d’ici 2032 ou si la date limite de sa réalisation sera à nouveau prolongée.