En quoi consiste le décryptage du génome ?

Le décryptage du génome commence par le séquençage de la molécule d’ADN. Le séquençage nous fournit dans un premier temps, une séquence brute comportant une succession de combinaisons de lettres (ATCG) d’une longueur totale moyenne de 4000000 de bases (lettres) pour le génome d’une bactérie. Dans cette chaîne de caractères, il faut d’abord localiser les gènes potentiels puis déterminer les fonctions correspondantes à ces gènes. Pour cela, les chercheurs traduisent la séquence de nucléotides en séquences d’acides aminés grâce au code génétique universel et pour déterminer leur fonction, vont comparer leur structure avec celles déjà connues et toutes répertoriées dans des bases de données publiques telle que GenBank http://www.ncbi.nlm.nih.gov/(pour en savoir plus sur le séquençage du génome, allez sur Genoscope http://www.cns.fr/ . Ils peuvent aussi, par cette méthode, découvrir de nouveaux gènes, mais pour trouver la fonction de ces gènes le processus est plus compliqué. Donc en connaissant les fonctions des protéines codées par les gènes, on parvient à comprendre le fonctionnement d’un organisme.

Exemples d’utilisation du décryptage du génome : les bactéries "smart"

Des bactéries sont qualifiées de « smart » (« élégantes »), parce qu’elles sont capables de s’adapter aux différents milieux dans lesquels elles vivent. Grâce au décryptage de leur génome, les chercheurs ont découvert des gènes qui s’expriment ou non en fonction de leur environnement. Par exemple, la bactérie Escherichia coli a un gène codant pour une enzyme, la lactase, qui transforme le lactose en glucose. Le milieu nutritif idéal de cette bactérie est un milieu contenant du glucose. Ainsi, si la bactérie se retrouve dans un milieu contenant déjà du glucose, le gène codant pour la lactase ne va pas s’exprimer, la bactérie ne produira donc pas de lactase donc pas de glucose. En revanche si le milieu dans lequel elle se trouve est dépourvu de glucose mais contient du lactose, ce gène s’exprimera et la lactase produite transformera le lactose en glucose et de cette façon, la bactérie survivra. Cette capacité de régulation de l’expression du gène de la lactase est possible grâce à des récepteurs, situés sur la membrane plasmique de la bactérie, qui captent l’état de l’environnement et permet donc de savoir s’il y a besoin d’exprimer le gène ou non. La comparaison des génomes de différentes bactéries « smart » montre que plus la bactérie a de gènes, plus les mécanismes de régulation de l’expression des gènes sont complexes donc la bactérie survivra dans des environnements plus variés.

Le décryptage du génome est donc une nouvelle méthode d’étude des métabolismes : avant on ne pouvait que les deviner à partir du phénotype...

Les mécanismes et peut-être même les gènes à l’origine des métabolismes étaient autrefois recherchés en observant le phénotype ; désormais, on peut partir de l’inobservable (le génome) et parvenir à comprendre ces mécanismes. En effet, si l’on reprend l’exemple des bactéries smart, d’un point de vue phénotypique, rien ne dissocie une bactérie smart d’une autre.

Des exemples de bactéries...smart ?

Mais grâce au décryptage du génome, on est parvenu à les différencier comme pour Ramlibacter tataouinensis,

Ramlibacter tataouinensis (les chiffres présentent les étapes du cycle de la cellule)

Une bactérie petite (0,2 µm de diamètre de sectiion) mais futée (QI = 115)

petite bactérie "smart" de 0.2µm de diamètre mais possédant tout de même un QI de 115 (c’est-à-dire 93 protéines de signalisation pour 3854 gènes). On peut parfois même découvrir des détails qu’on n’avait pas jusqu’alors remarqué.

Le décryptage du génome nous offre aussi une autre possibilité d’étudier l’évolution en comparant les séquences de nucléotides des gènes d’une même famille.