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                 • • •  revue d'art en ligne : arts médiatiques & cyberculture


Génomique et transcriptomique, une histoire en train de s’écrire.

Pascal Barbry

Pascal Barbry, directeur de l'Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire de Sophia-Antipolis, a participé au cycle de conférences « le vivant et l’artificiel » (2008 MAMAC Nice France) consacré aux enjeux de l’art et de l’esthétique dans le contexte du développement des biotechnologies. Brigitte Mathis, coordinatrice de la programmation, a retranscrit son intervention en évoquant les perspectives liées à la génomique et la transcriptomique.

Pour entrer dans le vif du sujet et aller directement à ce que je crois profondément, je vais prendre l’exemple suivant : il nous serait impossible de digérer si nous n'avions pas, dans notre intestin, des bactéries qui participent au processus de digestion. Ceci révèle le fait que nous sommes symbiotiques avec de nombreux autres organismes. En tant que tels nous ne sommes pas simplement humains, nous sommes aussi autres choses. Cette notion est intéressante et devient de plus en plus importante à notre époque, précisément avec tout ce qui s'est passé récemment en biologie.

L'objet de mon exposé va être de vous faire « un déballage » quelque peu technique de ce qu'on est capable de faire aujourd’hui dans ce domaine, en utilisant un vocabulaire en « ique » pour nous ramener à l’idée évoquée précédemment, idée qui peut effectivement donner un sens précis au concept de la vie, grâce aux approches technologiques.

Génomique, transcriptomique et autres « iques » sont des mots à la mode. Lorsqu’on s’intéresse au génome (ADN) il s’agit de génomique, lorsqu’on s’intéresse à l’échelon intermédiaire que sont les ARN, il s’agit de transcriptomique, si on s'intéresse aux protéines, c’est alors de la protéomique que l’on parle, et si on s’intéresse au produit de ces protéines, on est dans la métabolomique 1. À ceci il faut évidemment ajouter la bio-informatique qui joue aussi un rôle important. En réalité, en arrière-fond de ces technologies, les notions de base sont assez simples à appréhender, mais elles nous projettent souvent dans des dimensions vertigineuses.

Cet alphabet élémentaire qui nous constitue. 

LaPCR : la technique initiale de l’élaboration du séquençage des gènes. 

Le séquençage du génome humain 

De nouveaux outils, les puces à ADN ou bio-puces. 

Les voies ouvertes sur la lecture des gènes et de leur expression. 

Les voies ouvertes sur la classification des espèces vivantes et le décryptage des pathologies. 

 

NOTE(S)

1 Le Dictionary of immunology. de Miroslav Ferencík, Jozef Rovensky, Hubert Roux, Vladimir Matha, 2004, Elsevier Masson, nous donne les définitions des termes génomiques, transcriptomique et méta-bolomique.

2 En 1965, il reçoit le Prix Nobel de physiologie ou de médecine avec François Jacob et André Lwoff pour ses travaux en génétique. Il postule puis mettra en évidence l'existence d'une molécule servant de lien entre le génome (ADN) et les protéines : l'ARN messager En 1989, l'existence de la transcriptase inverse bactérienne fut confirmée par S. Inouye et W. Maas aux USA.

3 une définition et un exemple d’épissage alternatif : les produits du gène tropomyosine sur le site de l’Université Pierre et Marie Curie, la Science à Paris.

4 Dans le numéro du 25 avril 1953 de la revue Nature, deux jeunes chercheurs publiaient un petit article d'une seule page qui allait marquer le monde de la génétique et de la biologie moléculaire. James D. Watson et Francis H. Crick y décrivent leur proposition de structure pour la molécule d'Acide DésoxyriboNucléique (ADN) :… " Nous n'avons pu nous empêcher de remarquer que l'assemblage par paires spécifiques que nous postulons suggère immédiatement un possible mécanisme de copie du matériel génétique. » …Cet article est disponible gratuitement sur le site de la revue Nature.

5 Les oligonucléotides sont des courtes séquences de nucléotides (ARN ou ADN) simple brin et longs de quelques dizaines de bases. Ils sont en général obtenus par synthèse chimique.

6 Frederick Sanger réalise le séquençage du premier génome, celui d'un virus bactérien en 1977. Attribution du prix Nobel de chimie à Frederick Sanger et Walter Gilbert, inventeurs respectifs de deux techniques de séquençage en 1980.

7 La méthode de séquençage selon Sanger, sous format Power Point, réalisé par Stéphan Mazurier, Lycée Libergier, de Reims, France.

8 Lorsqu’un échantillon inconnu est introduit, il se lie aux séquences complémentaires, il suffit alors de repérer, grâce à la fluorescence, dans quelles cases l’union a lieu pour connaître quels gènes sont exprimés dans les cellules étudiées.

Le principe des biopuces expliqué sur le site de l’IFR 50 signalisation et pathologie, Biopuces à ADN [consulté le 20 juillet 2008] disponible sur http://ifr50.fr/fr/Biopuces.html

9 pour en savoir plus sur les SNP (à prononcer snip) : Université Pierre et Marie Curie, La Science à Paris, Repérage moléculaire : SNP : [consulté le 20 juillet 2008 ] disponible sur : http://www.edu.upmc.fr/sdv/masselot_05001/polymorphisme/snp.html

10 pour en savoir plus sur les lois de Mendel : Planète Gène, la génétique et vous [consulté le 20 juillet 2008] disponible sur http://www.planetegene.com/rubrique/notions-cles/historique

11 MEDIANTE, développée par K. Le Brigand et P.Barbry de l’IPMC à Nice/Sophia Antipolis constitue la plate-forme bioinformatique du programme ResoGen. Elle sert d’appui bio-informatique au projet de production de puces pangénomiques chez l’homme et chez la souris, mis en place par le Réseau National Genopole. Elle constitue un entrepôt de données transcriptome , avec un module d'annotation et de recherche sur les expériences biopuces, un module de fouille de données et un module médiateur dédié aux ontologies. L'entrepôt de données permet de stocker et d'organiser toutes les données représentant la mémoire d'expériences d'analyse du transcriptome (MEAT) sur les puces du réseau national. Le module MEAT-Annot&Search permet de constituer une base de connaissances consistant entre autres en une base d’annotations sémantiques sur ces expériences (en particulier sur l’interprétation de leurs résultats) ou sur des articles de référence utiles pour l’aide à l’interprétation des résultats de ces expériences. Le module de fouille (MEAT-Miner) fournit des outils d'extraction de connaissances intégrant les informations mémorisées dans MEAT pour l'analyse des résultats d'expériences. Le module médiateur (MEAT-Onto) gére les ontologies locales nécessaires aux deux modules précédents.

12 Comme par exemple la plate-forme de bio-informatique de la génopole Montpellier Languedoc Roussillon.

 

NOTICE BIOGRAPHIQUE

Pascal Barbry

Pascal Barbry est directeur de l'Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire, Unité Mixte de Recherche (CNRS etUNS), situé sur le Site de Sophia-Antipolis. L'IMPC a un effectif de 156 personnes composé de 81 chercheurs 52 ingénieurs, techniciens, administratifs et 23 étudiants, répartis sur 17 équipes de recherche. Les activités de l'équipe « Physiologie Génomique des Eucaryotes » de Pascal Barbry portent sur la « transcriptomique expérimentale » et les développements méthodologiques autour des puces à ADN produites par une plate-forme et des outils de fouille de données associés. La plate-forme, identifiée par le Réseau National des Génopoles, le RIO (Réunion Inter Organismes, qui regroupe le CEA, le CNRS, l'INRA et l'INSERM), et la Canceropôle PACA , a été certifiée ISO9001 version 2000 pour la fabrication et l'hybridation de puces à ADN en juin 2006. Elle procède aussi à la fabrication de puces pangénomiques et a élaboré une puce comportant l'ensemble des séquences connues de miRNA matures, toutes espèces confondues (~1500 séquences distinctes, couvrant l'ensemble des séquences matures de miRNA. Toute l'information associée à ces sondes est accessible librement sur une base de données baptisée Mediante . Par l'analyse de profils d'expression génique, nouvel outil d'étude du génome pour déchiffrer la diversité biologique et clinique des pathologies, l'équipe de P. Barbry, fournit un cadre au diagnostic moléculaire des cancers hématologiques44. L'obtention d'une quantité importante d'informations dans le cadre de ses approches transcriptomiques a rendu nécessaire la mise en place d'outils de fouille de données. Cette approche s'appuie sur les technologies du web sémantique pour extraire des connaissances à partir de documents textuels fournis par les utilisateurs, en se basant sur des ontologies existantes ou des annotations sémantiques d'articles scientifiques.

 

SITE(S) CONNEXE(S)

La plateforme transcriptome de Nice-Sophia antipolis : Microarray [consulté le 20 juillet 2008] disponible sur : http://www.microarray.fr/index.php?action=projet.

Linus Pauling and the Race for DNA, l’histoire documentée de l’ADN. Grâce à plus de 800 documents numérisés, des photographies, des extraits audio et des extraits vidéo, ce site raconte les détails à bout de souffle de la poursuite de la découverte de la structure en double hélice de l'ADN [consulté le 20 juillet 2008]. Disponible sur : http://osulibrary.oregonstate.edu/specialcollections/coll/pauling/dna/index.html

Ensembl [consulté le 20 juillet 2008]. Disponible sur http://www.ensembl.org/index.html

NCBI [consulté le 20 juillet 2008]. Disponible sur http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

ADN : qui quoi où quand pourquoi comment et combien … Une nouvelle ère pour l’ADN. Un blog créé dans le cadre du Diplôme Universitaire de Journalisme Médical de l'université Paris Descartes.

Glossaire :

Quelques définitions issues du Glossaire de génétique moléculaire - INRIA Rennes. [consulté le 20 juillet 2008] disponible sur  http://www.inra.fr/agenae/glossaire.pdf

Allèle : l'une des séquences alternatives possible (variant génétique) de l'ADN à une position donnée (locus). L'ensemble des allèles possibles en un locus traduit le polymorphisme de ce locus. Chez les organismes diploïdes, un allèle est hérité du père, l’autre de la mère.

Amorce (primer) : court fragment d’ADN (oligonucléotide) qui, hybridé avec une molécule simple brin d'acide nucléique, permet à une enzyme (polymérase) d'initier la synthèse du brin complémentaire. Utilisée en particulier dans des réactions de PCR et dans la synthèse d’ADNc.

ARN messager ou ARNm (messenger RNA ou mRNA) : molécule d’ARN simple brin synthétisée à partir d’une séquence d’ADN (transcription) correspondant à un gène. Après différentes étapes de maturation elle permettra la synthèse d’une protéine (traduction) correspondant au gène de départ.

Base : un des constituants des nucléotides, eux-mêmes constituants des acides nucléiques (ADN et ARN). C’est sur cette molécule que repose l’identification du nucléotide et par suite celle de la succession des nucléotides d’un fragment d’acide nucléique (séquence).

Caryotype : représentation et ordonnancement (selon leur taille) des chromosomes du noyau d'une cellule, obtenus par microscopie ou microphotographie.

Épissage (splicing) : processus de maturation de l’ARN après sa synthèse à partir de l’ADN (transcription) conduisant à l’ARN messager. Cette étape élimine certaines parties de la séquence du gène appelées introns et accole les parties restantes appelées exons.

Locus (au pluriel, en toute rigueur, loci) (locus, loci) : région sur la molécule d’ADN (chromosome). La taille de cette région peut être quelconque (de 1 à des centaines de nucléotides).

Nucléotide : élément de base d’une molécule d’acide nucléique (ADN ou ARN), constitué d’un sucre (ribose pour l'ARN et désoxyribose pour l'ADN), d'un groupement phosphate et d'une base azotée. Il existe quatre nucléotides différents pour l'ADN, définis selon la base azotée qu’ils contiennent : adénine (A), thymine (T), guanine (G), cytosine (C) et quatre nucléotides différents pour l'ARN : uracile (U), guanine (G), cytosine (C), adénine (A). La séquence d’une molécule d’acide nucléique est définie par la succession des bases résultant de l'enchaînement des nucléotides de la molécule.

Oligonucléotide : court fragment d’ADN, constitué de quelques (une ou plusieurs dizaines) molécules élémentaires (nucléotides).

 

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Cette publication a été rendue possible grâce au soutien financier d'Hexagram, du groupe de recherche des arts médiatiques (GRAM), de la Faculté des arts de l'UQAM, de la Chaire du Canada en esthétique et poétique de l'UQÀM (CEP), ainsi qu'à une subvention, pour une quatorzième année consécutive, du Conseil des arts du Canada (CAC).