La science à l’œuvre : Joyeux 150e anniversaire, Canada!
Avec rigueur, méthode et précision, ils ont surmonté petits et grands obstacles pour tenter d’atteindre un objectif ambitieux à l’aide des ressources disponibles. Lorsque celles-ci se sont avérées insuffisantes, ils ont repoussé les limites et les ont transformées. En tablant sur les caractéristiques d’un grand symbole national, des chercheurs canadiens laissent une marque indélébile dans l’histoire du pays et au-delà, juste à temps pour le 150e anniversaire du Canada.
Une équipe de chercheurs du The Centre for Applied Genomics (TCAG) de l’Hospital for Sick Children (SickKids) a réussi à séquencer le génome de Castor canadensis, le castor du Canada. C’est Ward, un castor de 10 ans du Zoo de Toronto, qui a fait l’objet de leurs travaux, publiés dans l’édition du 16 janvier de G3 : Genes|Genomes|Genetics, et réalisés en partenariat avec l’Institut ontarien de recherche sur le cancer, le Musée royal de l’Ontario, l’Université de Toronto et le Zoo de Toronto.
Nous avons discuté avec les principaux auteurs de l’étude, MM. Stephen Scherer, Ph. D, et Si Lok, Ph. D., pour savoir ce qui avait pu pousser une équipe de chercheurs de calibre international à se lancer dans ce projet inhabituel et comprendre comment les caractéristiques de Ward leur avaient permis faire évoluer la recherche sur des troubles comme l’autisme.
Pour en savoir davantage sur le séquençage du génome du castor, regardez la vidéo (en anglais).
Pourquoi avoir choisi d’étudier le castor?
S.S. : Nous aurions pu étudier l’ADN de n’importe quel être humain, ou encore d’une personne atteinte d’un trouble comme l’autisme, mais l’ADN du castor avait encore plus de potentiel. En explorant les différentes possibilités, nous nous sommes rendu compte que le génome de notre symbole national, le castor, n’avait pas encore été séquencé. Le génome de l’animal le plus important de l’histoire du Canada nous aide à mieux comprendre son histoire et ses relations avec son environnement; c’est un point de départ.
Le TCAG séquence environ 10 000 génomes annuellement. L’un de ses champs d’intérêt est le rôle des gènes dans l’apparition de l’autisme chez l’humain. Comment le séquençage du génome du castor peut-il aider une famille à comprendre pourquoi l’un de ses enfants est autiste, mais pas les autres?
S.S. : Dans certaines familles, nous savons que l’autisme ou un autre trouble du développement sont d’origine génétique, mais nous n’avons pas encore déterminé de quelle altération génétique il s’agit. La nouvelle méthode d’assemblage du génome que nous avons mise au point pour ce projet nous donnera une nouvelle perspective.
S.L. : À cause du projet du Génome humain, on croit souvent que le séquençage génétique est chose faite, mais ce n’est vraiment pas le cas. Ce qu’on fait habituellement, c’est du « reséquençage » : en réalité, le nombre de personnes dont le génome a été entièrement séquencé est très modeste – moins d’une douzaine dans le monde entier. Pour toutes les autres, par souci de rentabilité, nous séquençons rapidement des milliards de fragments et les alignons en les comparant à un génome de référence. C’est une approche comparative, un peu comme calquer un dessin. On ne peut cependant pas se contenter d’un calque; il nous faut voir chacune des composantes, et il y en a beaucoup.
Nous avons séquencé le génome de Ward comme nous aimerions procéder pour tout le monde, c’est-à-dire un séquençage « de novo »; nous avons construit le génome de Ward à partir de zéro, sans idée préconçue venant d’un autre génome.
S.S. : Notre nouvelle technique d’assemblage du génome nous permet de trouver des types de variation génétique jamais observés avec d’autres techniques; nous avons donc bon espoir de pouvoir mieux expliquer l’autisme. Nous appliquons déjà cette méthode à l’humain et à d’autres animaux, et nous sommes très enthousiastes.
Pourquoi cette méthode est-elle si importante?
S.S. : Le TCAG crée un excellent produit génomique, mais il n’est pas parfait. Pour trouver toutes les variantes génétiques dont nous avons besoin pour bien comprendre des maladies comme le cancer ou l’autisme, il nous fallait une bien meilleure méthode.
Nous avons prélevé des échantillons chez le castor et isolé son ADN pour le soumettre aux appareils de séquençage les plus d’avant-garde afin de produire les trois milliards de combinaisons de lettres qui forment le génome du castor. Ce projet est exceptionnel parce que nous avons dû définir de nouvelles méthodes pour reconstituer concrètement ce casse-tête et générer la séquence génomique complète de ce qui est à nos yeux l’animal le plus important du Canada.
Grâce aux nouvelles technologies et aux nouveaux ensembles d’expériences analytiques mis au point ici même, nous pouvons maintenant appliquer ce que nous a appris le séquençage du génome du castor aux projets de séquençage du génome humain que nous réalisons en parallèle.
Qu’est-ce que cette étude nous apprend sur le castor?
S.S. : Nous avons constaté que le génome du castor avait presque la même taille que celui de l’humain – peut-être un peu inférieure. Ce n’est pas vraiment étonnant, car le génome de tous les mammifères – souris, rat, chimpanzé ou humain – a à peu près la même taille.
Nous avons pu décrire précisément les gènes importants chez les rongeurs, entre autres chez le castor. Nous avons repéré les gènes qui codent pour la dentition et la formation d’émail, caractéristiques des rongeurs et en particulier du castor. On classe les rongeurs en fonction de la structure de leur dentition; les castors poussent les choses à l’extrême, car leurs dents croissent sans arrêt, ce qui leur permet d’abattre des arbres. L’émail de leurs dents, particulièrement solide, contient du fer qui leur permet de s’auto-aiguiser, un peu comme un patin dont la lame s’affûterait au fur et à mesure qu’on patine.
Notre projet révèle la puissance de la génétique. Nous n’avions jamais produit un séquençage de cette qualité; cela permet de nouvelles découvertes enthousiasmantes.
Pourquoi avoir mené ce projet maintenant?
S.S. : M. Lok et moi-même avons fait nos études supérieures et obtenu notre doctorat à l’Hospital for Sick Children, sous la direction de M. Lap-Chee Tsui, Ph. D., généticien canadien de renommée internationale qui a découvert le gène de la fibrose kystique en 1989. En tant que Canadiens, nous voulions à notre tour faire quelque chose d’exceptionnel, au-delà de nos recherches habituelles. L’an dernier, nous nous sommes rendu compte que le 150e anniversaire du Canada, les nouvelles technologies et nos idées créaient ensemble le contexte idéal pour nous permettre de contribuer valablement à la science, à nos propres domaines de recherche et aux qualités typiquement canadiennes que sont le travail acharné, la loyauté et l’attachement au patrimoine. L’équipe du TCAG et les autres chercheurs canadiens ont tout de suite été séduits par l’idée.
M. Scherer est directeur du TCAG et dirigeant scientifique principal à l’Hospital for Sick Children. Il dirige aussi le McLaughlin Centre et enseigne au département de génétique moléculaire de l’Université de Toronto.
M. Lok est gestionnaire principal de projet et responsable du développement technologique au TCAG.
L’étude a été financée par Génome Canada, Ontario Genomics, la Fondation canadienne pour l’innovation, le gouvernement de l’Ontario, la Fondation de la famille Lau et la Fondation SickKids.
Ce projet est un exemple de la façon dont l’Hospital for Sick Children contribue à faire de l’Ontario une province en meilleure santé, plus riche et mieux informée (Healthier, Wealthier, Smarter).