La revue Nature a récemment créé un précédent important pour le monde du Web, en publiant un article en ligne 10 jours avant sa parution imprimée prévue le 18 mai. Leur décision, bien sûr, s’est articulée autour de l’importance de l’article. Dans cet article, un consortium international de scientifiques révèle la séquence complète du chromosome 21, le plus petit des 24 chromosomes humains. Et ce qu’ils ont trouvé – une pauvreté inattendue de gènes sur 21 – laisse penser que le nombre total de gènes humains a très probablement été surestimé.
Le chromosome 21, qui représente environ 1 % de l’ensemble du génome, devait être pauvre en gènes, mais pas aussi appauvri qu’il le semble aujourd’hui. En effet, le projet Unigene a deviné que 21 ne porterait que 80 pour cent du nombre de gènes que l’on pourrait attendre pour un chromosome de cette taille. Ainsi, si le nombre total de gènes humains attendus est d’environ 100 000, la prédiction était que 21 contiendrait 800 à 1 000 gènes, soit 80 % de 1 % du génome.
Mais en fait, le consortium du chromosome 21 – qui comprenait des chercheurs du Japon, d’Allemagne, de France, de Suisse, d’Angleterre et des États-Unis – n’a trouvé que 225 gènes. C’est un petit nombre, non seulement par rapport aux prévisions, mais aussi par rapport à l’autre chromosome entièrement séquencé à ce jour, le 22, qui contient 545 gènes et est de taille similaire. Le chromosome 22 est considéré comme « riche en gènes », mais les nouvelles informations amènent encore les chercheurs à réviser leurs prédictions sur le génome lui-même.
« Ces deux chromosomes réunis, écrivent les auteurs du document, représentent environ 2 % du génome humain et contiennent collectivement 770 gènes. En supposant que les deux chromosomes combinés reflètent un contenu génétique moyen du génome, nous estimons que le nombre total de gènes humains pourrait être proche de 40 000. »
Malgré le petit nombre de gènes du chromosome 21, ce n’était pas une boule d’ADN facile à démêler et, ce faisant, le consortium a réalisé plusieurs avancées techniques. Tous les chromosomes ressemblent à des X, avec des bras courts et longs d’ADN, composés de millions de paires de bases. Le groupe rapporte une séquence couvrant 99,7 % du bras long du chromosome 21, soit 33,55 millions de paires de bases. Et au sein de cette séquence se trouve un tronçon ininterrompu de 28,5 millions de paires de bases – la plus longue séquence d’ADN continue connue à ce jour.
Le document décrit également une séquence de 281 000 paires de bases sur le bras court du chromosome 21, qui était difficile à cartographier et à cloner car elle contient un certain nombre de séquences hautement répétitives (voir illustration à gauche). La longueur de ce bras court varie fortement d’un individu à l’autre, et cette séquence marque donc le premier exemple d’une grande partie du génome qui peut s’étendre ou se contracter de manière drastique.
Découvrir plus en détail ce que font les gènes du chromosome 21 pourrait être une aubaine pour les chercheurs en médecine. Les mutations de 14 gènes connus sur le chromosome 21 jouent des rôles dans une forme de la maladie d’Alzheimer, la sclérose latérale amytrophique et l’épilepsie myoclonique progressive, entre autres maladies. On trouve également sur le chromosome 21 des gènes encore non identifiés, mais connus pour être responsables de cinq troubles dits monogéniques, dont deux formes de surdité et les syndromes d’Usher et de Knobloch.
Peut-être le plus important, le fait d’avoir une troisième copie du chromosome 21, ou trisomie 21, entraîne le syndrome de Down, qui touche jusqu’à une naissance sur 700 et est la cause la plus fréquente de retard mental. C’est probablement parce que le chromosome 21 possède si peu de gènes que la trisomie 21, contrairement à de nombreux autres troubles chromosomiques, n’est pas fatale avant la naissance, ou même à un jeune âge. Malgré cela, la trisomie 21 est associée à plus de 80 problèmes physiques et mentaux, dont des cardiopathies congénitales, un risque accru de certaines leucémies et des déficiences immunologiques.
Le document porte une bonne nouvelle pour les scientifiques qui espèrent identifier les gènes du chromosome 21 qui se cachent derrière les complications variées de la trisomie 21 : des régions du chromosome 21 humain ont beaucoup en commun avec plusieurs régions des chromosomes 10, 16 et 17 de la souris – des régions que l’on appelle des synténaires conservés entre les espèces. Ce haut degré de conservation signifie que les scientifiques peuvent commencer à utiliser les cartes de la souris comme guide. De meilleures façons de gérer le syndrome de Down n’émergeront peut-être pas tout de suite, mais c’est un début.