La génomique au service du monde de demain : nous y sommes, mais sommes-nous prêts?

- 29 juin 2017
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Les changements climatiques, la densité de la population, l’agriculture et la gestion durable des ressources naturelles sont autant de défis face auxquels les médias envoient le plus souvent des messages pessimistes, voire catastrophistes. Pourtant, comme le résume Philippe Rigault, président et fondateur de Gydle, les indicateurs de développement de l’humanité, comme l’espérance de vie, le taux de scolarisation, le statut des femmes, la réduction de la faim et de la pauvreté, le nombre de décès par guerre, etc., s’améliorent constamment, de sorte qu’objectivement, « ce n’était pas mieux avant ».

En effet, certains problèmes mondiaux, comme les pluies acides, le trou dans la couche d’ozone et la croissance démographique des pays en développement, ont été très largement résolus, une fois le consensus établi sur les actions à entreprendre.

La génomique au service du « management » de la planète

Philippe Rigault fait partie de ces scientifiques fondamentalement optimistes et convaincus que le progrès scientifique et technologique, lequel repose sur de nouvelles connaissances, a permis à l’humanité de progresser et que c’est en poursuivant dans cette voie que seront résolus les nouveaux défis auxquels nous sommes confrontés. L’enjeu est donc aujourd’hui d’organiser un véritable « plan de management » de la planète, en modifiant nos modes de vie et nos modèles d’agriculture, de production et de gestion des écosystèmes, afin de répondre à tous les défis en même temps : optimiser le rendement et l’efficacité d’une production agricole durable, garantir la santé des populations et protéger la biodiversité, tout en tenant compte des nouvelles réalités climatiques dans un monde ouvert. Pour y arriver, il faut avant tout connaître le monde du vivant pour agir face à ces défis. C’est le pari ambitieux de la génomique.

La génomique combine la biologie, la génétique et l’informatique pour étudier le génome, c’est-à-dire le matériel génétique sous forme d’ADN qui caractérise tout être vivant. La connaissance du génome permet de lire celui-ci comme un véritable livre de recettes biologiques et de comprendre l’ensemble des données moléculaires d’un organisme ainsi que leur fonction. Elle permet également de connaître les variations génétiques entre individus d’une même espèce, lesquels sous-tendent les problématiques liées aux maladies génétiques, à la médecine personnalisée, au cancer, ainsi qu’à l’agriculture et à l’amélioration de certains organismes grâce à la technologie. Enfin, puisque tous les organismes vivants descendent d’ancêtres communs, la comparaison des génomes permet d’étudier l’évolution des espèces ainsi que les mécanismes et les facteurs liés à l’adaptation, et de comprendre les écosystèmes et la biodiversité.

La création d’outils d’assemblage, d’analyse et de comparaison de génomes est la mission de Gydle, une entreprise de bio-informatique créée à Québec en 2008 par Philippe Rigault, après une expérience internationale de 17 ans allant des cartes du génome humain (Généthon) à la biotechnologie (Incyte et Illumina), en passant par la recherche universitaire et pharmaceutique.

Le génome : un puzzle du vivant à assembler par des algorithmes

Philippe Rigault nous explique: « assembler un génome, c’est comme reconstituer un puzzle dont on n’a pas le modèle. On a les pièces, on sait reconnaître celles qui sont voisines et, sur cette base, on doit reconstituer le puzzle complet par des algorithmes ». Ici, les pièces sont des fragments d’ADN séquencés (une centaine de bases A, C, G ou T) que l’on compare par des alignements de séquences, et la solution représente l’ADN du génome complet. Les plus petits génomes sont de l’ordre du million de bases (pour les virus et bactéries), mais ceux des animaux et des plantes sont gigantesques (de centaines de millions à des dizaines de milliards de bases) et requièrent des analyses combinatoires à partir de milliards de fragments. La technologie de séquençage d’ADN a considérablement évolué (pour un dollar il y a 25 ans, on séquençait une base; aujourd’hui, 10 millions de bases), plus rapidement même que celle des technologies de l’information, de sorte que c’est maintenant l’assemblage de génomes finis et leur analyse qui sont les facteurs limitants.

C’est pour cela que, depuis plusieurs années, Gydle développe des technologies de haute performance pour l’assemblage, la comparaison et l’analyse fine de génomes. Par rapport aux autres solutions, l’aligneur de Gydle (Nuclear) est beaucoup plus efficace grâce à une utilisation optimale de la mémoire et des processeurs multicores. Le stockage au format de Gydle (GYM) est 50 fois plus compact et le traitement complet des données s’effectue dans un environnement visuel intégré (Vision). Gydle collabore avec les leaders du domaine de la génomique afin de déployer des solutions s’appliquant à toutes les sortes de génomes et d’applications en agriculture, en santé, en foresterie, en bioénergie et en biodiversité. Par exemple, la technologie de Gydle a permis d’assembler le génome fini de chloroplastes d’une quarantaine d’espèces d’eucalyptus et d’obtenir ainsi la carte complète de tous les changements génétiques opérés dans cette famille depuis 80 millions d’années. Cela constitue une bibliothèque de connaissances exceptionnelle pour mieux classifier ces espèces, comprendre leurs mécanismes d’adaptation au cours du temps et déterminer les variations liées à une photosynthèse plus efficace.

Après avoir vu la bio-informatique évoluer en 25 ans, depuis les premières cartes du génome humain jusqu’au séquençage de génomes rapide et peu coûteux, Philippe Rigault estime que, dans les 25 prochaines années, on connaîtra le génome de la plupart des organismes vivants ainsi que leur fonctionnement, la manière dont ils ont évolué et comment ils interagissent. C’est donc une nouvelle ère qui s’ouvre devant nous, celle de la biologie informationnelle et de la compréhension de la totalité du monde du vivant.

Un enjeu fondamental : la société est-elle prête?

Pour Philippe Rigault, il est paradoxal qu’un courant réfractaire s’installe dans les sociétés occidentales pour prôner un arrêt du développement, voire un retour en arrière, alors que de nouvelles connaissances et solutions voient constamment le jour. Certaines personnes considèrent comme une hérésie toute intervention humaine sur un processus naturel. Or il vient rarement à l’idée des défenseurs de ces courants de se passer de vaccins, d’antibiotiques, de traitements contre la stérilité, de fruits et légumes développés par modifications génétiques sélectionnées depuis le néolithique (comme la patate douce), de l’hydroélectricité ou de toute autre composante de leur confort actuel.

Face aux grands enjeux du futur auxquels est dès aujourd’hui confrontée l’humanité, les innovateurs comme Philippe Rigault agissent résolument en mode solution, en tentant de comprendre comment améliorer le vivant par la technologie. Ces chercheurs n’ont pas peur du monde qui nous attend et pensent qu’il faut nous adapter, et ce, rapidement, pour continuer à vivre mieux et de manière durable. La conclusion de leur analyse est que la solution passe par l’apport de la technologie au sein des fonctions du vivant pour améliorer les écosystèmes naturels et artificiels, afin de les adapter aux nouvelles réalités et d’établir, à la suite d’un débat de société éclairé par ces nouvelles connaissances, un nouveau « plan de management » de la planète.

Les défis actuels sont simultanés, mondiaux et pressants, mais leur résolution ne passe pas par un retour en arrière. Quelle sera la solution adoptée par la société? La question est pour le moins passionnante et mérite d’être posée et débattue.

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