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| Entretien avec Bertrand Jordan
(N. Givernaud, S. Mouchet, J.-F. Picard, le 18 avril 2002 à La Cadière. Texte relu et amendé par le témoin) |
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 En Chine, droits réservés |
L'origine américaine du
programme génome
Au tout début, je ne suivais pas
les choses de très près. C'est au milieu des années
1980 aux Etats-Unis que l'on a commencé à parler de
programmes génomes. Assez rapidement, on a évoqué
la question en France et François Rougeon a dû être
sollicité par le ministère de la Recherche en 1986-87, je
me souviens qu'à l'époque il m'avait demande s'il fallait
séquencer le génome humain. A l'époque, en
Amérique, des crédits alloués au projet d'un grand
télescope non construit avaient été
réorientés vers la biologie, c'est-à-dire le
séquençage du génome. Des machines à
séquencer était en cours de développement et on
pouvait imaginer que des progrès technologiques allaient suivre
rapidement. La plupart des opérateurs estimaient qu'on allait
mettre au point de nouvelles méthodes dix ou cent fois plus
rapides et qui coûteraient cent fois moins cher. Tout au long des
dix premières années du programme (les plus importantes),
il y a eu une intrication forte entre le programme génome humain
et la génétique médicale. Les promoteurs du
programme évoquaient le séquençage du génome
humain parce que c'était la manière la plus
évidente de susciter un effort budgétaire
conséquent du Congrès des Etats-Unis. Le 'Human Genome
Project' (HGP) a donc été lancé, d'abord par le
Department of Energy (DoE) puis repris par les National Institutes of
Health (NIH) en 1989-90. Or, assez rapidement, les Américains
n'ont plus parlé de séquençage systématique,
mais de cartographie (génétique et physique) et plus tard
du séquençage partiel de l'ADN complémentaire
(cDNA). Finalement, le séquençage du génome humain
n'est revenu sur le devant de la scène que dans la
deuxième moitié des années 1990.
Séquençage et
cartographie
Au début des années 1990, on
n'avait guère séquencé que le 'PhiX 174' (qui
comporte quelques milliers de bases), puis le phage Lambda (50 000
bases), en fait des bactériophages qui ne sont même pas des
bactéries capables de vivre de manière
indépendante. Et pourtant, cela nous avait enthousiasmés.
La suite logique, c'était E. coli, bactérie
utilisée dans tous les laboratoires de biologie
moléculaire et dont on a commencé le
séquençage au milieu des années 1980. En fait, les
laboratoires japonais et américains qui se sont lancés
dans le séquençage d'E.coli se sont plantés
car les techniques n'étaient pas mûres et surtout on
n'avait pas intégré à l'époque la
nécessité d'organiser le séquençage de
manière industrielle. Les Japonais avaient tenté la mise
au point de robots automatisant les différentes
opérations, mais cette tentative avait échoué car
les laboratoires travaillaient encore de façon artisanale,
moyennant quoi ils ont arrêté au bout d'un an ou deux en
ayant consommé leurs crédits et après avoir fait
cinq ou dix fois moins de séquences que prévu. Cet
échec a permis de prendre conscience que ce dont on avait besoin
pour le génome humain, c'était d'abord d'avoir de bonnes
cartes immédiatement utiles à la génétique
médicale qui permettraient, ensuite, de faire le
séquençage du génome humain de façon
ordonnée. C'est grâce à la constitution de ces
cartes que l'on a pu aller plus vite dans la mise en évidence des
gènes impliqués dans les différentes maladies.
C'est ainsi qu'en 1990, les Anglais ont lancé leur programme
Human Genome Mapping (HGMP) et que les Français ont ouvert le
Généthon. Les Allemands sont longtemps restés en
retard puisqu'ils n'ont commencé à lancer leur programme
qu'en 1995-96.
Le scepticisme du milieu scientifique
Au lancement du projet génome, il y
avait une forte opposition dans le milieu des biologistes. J'ai
gardé des coupures de presse de l'époque. Il y a eu une
campagne montée contre le programme génome humain
où on disait que c'était de la 'mauvaise science', qu'on
allait mobiliser des armées de techniciens pour faire un travail
totalement inintéressant et qu'il valait beaucoup mieux mettre
cet argent dans de la "vraie biologie". Les premières
méthodes permettant de séquencer l'ADN, c'est à
dire de lire quelques dizaines ou quelques centaines de bases dataient
de la fin des années 1970. Elles avaient été mises
au point par Maxam et Gilbert aux Etats-Unis (cette méthode n'est
pratiquement plus utilisée), et par Sanger et Coulson en
Angleterre. Avec ces techniques, on pouvait faire une dizaine ou une
vingtaine d'expériences en parallèle et donc lire dix ou
vingt fois 200 ou 300 lettres. Au milieu des années 1980, ces
méthodes étaient utilisées de façon manuelle
dans les laboratoires et on commençait à les automatiser.
Mais de là imaginer le séquençage du génome
humain, l'entreprise paraissait osée. La plupart des chercheurs
n'avaient pas perçu que la recherche biologique devait
connaître une mutation en profondeur, un véritable
changement d'échelle, principalement dû au
développement des technologies. Aux Etats-Unis, par exemple, les
chercheurs réunis en 1985 à l'université de Santa
Cruz pour parler de génome humain apparaissaient comme des
marginaux : des physiciens, des administratifs de haut vol comme Robert
Sinsheimer ou des types comme Leroy Hood qui avaient fait à la
fois à la fois du développement technologique et de la
très bonne recherche (ce type de personnage est beaucoup plus
fréquent aux Etats-Unis qu'en France où la technologie est
assez dévalorisée). Moi-même, je partageais le
scepticisme des biologistes. Je suis physicien de formation, j'ai une
thèse de physique des particules, mais j'avais choisi de faire de
la biologie parce que cette discipline m'apparaissait comme un domaine
où l'on pouvait faire de la recherche sans mobiliser des moyens
énormes, c'est-à-dire une expérience toutes les
semaines et non pas une fois par an comme en physique des particules.
J'ai commencé à raisonner autrement beaucoup plus tard,
c'est à dire lorsque après une année sabbatique en
1991 consacrée à faire le point des programmes
Génome à travers le monde j'ai introduit des approches
génomiques au Centre d'immunologie Inserm-CNRS de
Marseille-Luminy. J'ai commencé la recherche à grande
échelle quand on s'est lancé sur l'analyse "en grand" des
cDNAs avec des équipements qui coûtaient 2 MF. Mais je me
souviens des réactions horrifiées de mes
collègues... L'idée que l'on puisse dépenser autant
pour équiper un labo de biologie avec un robot leur paraissait
incongrue.
Le Généthon
Les projets de recherche soutenus par
l'AFM portaient sur les maladies neuromusculaires, les thérapies
géniques. Mais on avait identifié un point de blocage dans
le travail sur les maladies génétiques et l'AFM trouvait
que le travail sur le génome n'avançait pas assez vite.
Donc l'association a investi dans du génome 'pur et dur'
grâce au Généthon qui a représenté
pendant trois ans la moitié de ses subsides à la
recherche. Certes, le Généthon n'a pas été
le succès sans mélange que l'on se plaît à
évoquer, mais globalement ce fut une réussite qui a fait
avancer la position de la France dans la recherche, comme celle de la
recherche en génomique sur le plan mondial. Le principal artisan
du Généthon est Daniel Cohen qui
avait acquis la conviction qu'il fallait faire les choses en grand pour
s'attaquer sérieusement au génome, qu'il fallait beaucoup
d'argent, beaucoup de machines, toutes choses que l'on n'avait pas
l'habitude de faire à l'époque en biologie, même aux
Etats-Unis. Donc, Daniel Cohen a su convaincre Bernard
Barataud de financer l'opération (les machines ayant
été fabriquées par Bertin). Même si la carte
physique qu'il a réalisée au Généthon
était approximative et comportait beaucoup d'erreurs, son
mérite est d'avoir montré qu'il était envisageable
de s'attaquer à l'ensemble du génome humain, d'un seul
coup, et cela grâce à des méthodes à grande
échelle en mettant au point cette banque de YACs (Yeast
artificial chromosomes ). En fait le problème avec les YACs est
que plus ils sont grands, plus ils sont chimériques et on peut y
retrouver des morceaux provenant de 2 ou 3 chromosomes différents
(par la suite, la carte physique a été reprise par Eric
Lander au Whitehead Institute). L'autre mérite de Daniel Cohen
est d'avoir attiré Jean Weissenbach
au Généthon. Ce dernier a mené sa carte
génétique de façon extrêmement rigoureuse,
il a réussi à produire une carte génétique
de deuxième génération d'excellente
qualité, toujours utilisée dans le monde entier pour
accélérer la découverte des gènes
impliqués dans les maladies génétiques.
ADN complémentaire
Le troisième
programme du Généthon confié à Charles
Auffray était le séquençage partiel du
génome grâce à l'approche ADNc et à la
méthode des EST (Expressed Sequence Tags) mise au point par Craig
Venter au début des années 1990. Celle-ci reste
aujourd'hui une façon efficace pour avoir rapidement de
l'information sur de nombreux gènes. Mais le programme d'Auffray
à Généthon a été un semi-échec
à cause de problèmes de contamination des banques
employées par des ADN provenant de bactéries. L'avantage
avec l'approche des EST c'est que ce que l'on séquence est, par
définition, du gène exprimé. Dans le génome
humain, la partie utile, les gènes proprement dits, les
séquences codantes représentent 1 ou 2 % du total. Donc,
on séquence énormément d'ADN, qui n'a probablement
pas de rôle bien précis. Avec les EST, on séquence
des copies de l'ARN messager, autrement dit du gène pur. Le prix
que l'on paie pour cela est une très grande redondance puisqu'on
séquence beaucoup de fois le même gène. On va par
exemple séquencer 1000 fois le gène de l'actine parce que
l'actine est fortement exprimée. Donc, déjà
à l'époque, on avait dans les bases de données
publiques un ou deux millions de séquences partielles d'ADN
complémentaire dont on pensait qu'elles représentaient 50
000 gènes différents. En fait, il s'agissait d'une
d'entreprise très rentable au début, parce que chaque fois
que l'on séquence quelque chose, on a une chance sur deux de
tomber sur du nouveau ; mais lorsqu'on a déjà
accumulé 2 millions de séquences, on en séquence
beaucoup que l'on connaît déjà pour en trouver une
nouvelle de temps en temps... Le rendement est décroissant. C'est
ce qui a amené à dire qu'il faudrait bien quand même
un jour ou l'autre se décider à séquencer
intégralement le génome humain pour avoir enfin un
inventaire complet des gènes.
Le Groupement de recherche pour
l'étude des génomes (GREG)
En 1990, il y a eu le rapport Kourilsky
suscité par l'Inserm qui avançait de bonnes idées
sur l'organisation d'un programme Génome français, que ce
soit sur les thématiques de recherche ou sur ses modes
d'organisation. Sur ce, le ministre de la Recherche, Hubert Curien, a
demandé à Jacques Hanoune de
mener un certain nombre de consultations pour définir un tel
programme. Hanoune a alors essayé de constituer un GIP et de le
doter d'un conseil scientifique (qu'il voulait me confier), mais a fini
par renoncer à sa mission devant les blocages rencontrés
à différents niveaux. Puis ce fut (enfin...) la
création du GREG en 1993, avec Piotr
Slonimski qui avait fortement participé au programme
européen de séquençage de la levure et qui a
essayé de structurer les programmes génomes en France. Le
GREG a essayé de financer des études à grande
échelle. Mais dans les faits, il a un peu trop saupoudré
les crédits (j'en suis moi aussi responsable, puisque je faisais
partie de son conseil scientifique). Et puis, il y a eu le
problème de la génétique médicale : cela ne
rentrait pas vraiment dans les attributions du GREG (dirigé vers
les travaux à grande échelle),mais en 1995, quand l'AFM a
décidé de retirer ses billes du Généthon
pour se réorienter vers des recherches à visées
directement thérapeutiques, les équipes de
génétique médicale se sont tournées (sans
grand succès) vers le GREG, ce qui a suscité beaucoup de
frustrations. Simultanément, il y a eu le changement de
majorité et le nouveau ministre de la Recherche, François
Fillon, a décidé d'arrêter le GREG pour le remplacer
par des 'Actions concertées coordonnées' (ACC) qui
n'avaient d'ailleurs plus de coloration spécifiquement
'génomique'...
Séquençage de la
levure, du nématode...
Le séquençage de la levure a
été une étape très importante parce qu'il
s'agit du premier programme de séquençage à grande
échelle à avoir abouti. Il y a eu d'abord celui du
chromosome 3 qui représente quand même 350 000 bases
(1992). Puis cela a été le génome entier qui fait
12 ou 13 millions de bases (1996). Ce programme a été
réalisé en majeure partie en Europe, en bonne partie sous
l'impulsion de Piotr Slonimski et d'André
Goffeau, mais au milieu des sarcasmes des Américains parce
que le programme avait été organisé grâce en
s'appuyant sur une multitude de petits labos
fédérés dans un programme commun... Or, ça a
marché, le génome de la levure a été fait
par une cinquantaine de laboratoires qui faisaient des bouts
relativement petits de séquence, leur activité
étant coordonné de manière suffisamment
intelligente pour que ça aboutisse au premier
séquençage intégral d'un eucaryote. Mais ce
séquençage est revenu extrêmement cher. A
l'époque, le prix de revient était à peu
près de 1$ américain par base. Dans le cas de la levure,
si on additionne les financements européens qu'ont reçu
les laboratoires et leurs financements propres, on atteint plutôt
les 10 $ par base. Aujourd'hui, quand on a à séquencer une
bactérie, on le fait dans un laboratoire spécialisé
avec 3 ou 4 machines et 4 ou 5 techniciens et ça coûte dix
ou vingt fois moins cher. Il reste que le programme européen de
la levure a permis de faire évoluer la communauté
scientifique. Enfin, si on continue la litanie des
séquençages, il y eu le nématode
démarré à l'époque par John Sulston et
Robert Waterston. Un programme organisé d'une façon
extrêmement rationnelle et économique,
réalisé dans un laboratoire de taille moyenne mais
extrêmement efficace, qui a réussi à monter
progressivement en régime. Ils avaient dit qu'ils feraient 100
kilobases la première année, 300 la deuxième, 900
la troisième, ils ont respecté leurs engagements et ont
finalement réussi à séquençer les 100 Mb du
nématode, ce qui représente tout de même la taille
d'un chromosome humain moyen.
La difficulté de
séquençer le génome humain
L'impact du séquençage de la
levure a été important pour redonner confiance à la
communauté scientifique. Bien sur, le génome humain est
à une autre échelle que la levure, 3 milliards de bases
contre 12 ou 13 millions, mais l'effet psychologique a été
très important. On supputait par des moyens
génétiques que la levure contenait quelque chose comme
3000 gènes. Or, grâce à son
séquençage, on en a trouvé 3000 autres dont on ne
soupçonnait pas l'existence. Cela a donc amené à se
dire que chez l'homme aussi, on allait trouver pleins de choses
intéressantes que l'on ne détecterait jamais autrement...
La différence étant que chez la levure les gènes
sont en général en un seul morceau (le génome de la
levure est pratiquement du gène pur) donc que
l'interprétation est assez facile. Un gène commence par un
'AUG', ou 'ATG' ensuite vous avez le message proprement dit et un signal
de fin par exemple 'TGA' . Donc si on trouve un 'ATG' et un 'TGA' et
puis entre les deux un certain nombre de codons et pas de codon stop, on
dit : c'est un gène. Le problème chez l'homme, c'est que
pour un gène vous pouvez avoir 50 petits morceaux qui sont
dispersés sur 100 000 bases d'ADN. Le message proprement dit peut
faire 1000 ou 2000 lettres et il est fractionné en plein de
petits morceaux répartis sur une distance 10 ou 100 fois plus
grande que dans le génome de la levure (structure mosaïque).
Donc il y a quelque part un 'ATG' et quelque part un 'TGA', mais il
faut arriver à reconnaître tous les exons, qui sont
parfois très courts puisqu'ils peuvent faire seulement 8 ou 10
bases de longueur. Le critère du cadre de lecture ouvert (ORF,
Open Reading Frame), soit une suite de codons significatifs, n'est pas
facilement applicable. Les signaux qui signalent la fin d'un exon, le
début d'un suivant, sont très flous, c'est quelque chose
comme un 'CG', mais cela peut être aussi un 'AG' ou encore autre
chose... Comme c'est compliqué, il se produit une erreur de
temps en temps qui peut tout ficher en l'air. Dans le décompte
des gènes vous trouvez quelques exons par-ci par-là...
Est-ce que cela fait partie du même gène ? Est-ce qu'il
s'agit de plusieurs gènes ? Est-ce que c'est une partie d'un
gène avec d'autres exons qui sont encore 50 000 bases plus loin
? Moyennant quoi, alors qu'aujourd'hui on dispose d'une une
séquence complète du génome humain d'à peu
près bonne qualité, on se dispute au sujet du nombre de
ses gènes. Sont-ils 30 000 ou 100 000 ? On parlait de 100 000,
puis il y a deux ans Jean Weissenbach et une équipe
américaine ont avancé indépendamment le chiffre de
30 000. Récemment deux papiers viennent de sortir qui
évoquent plutôt 50 ou 60 000 gènes humains. On reste
dans le flou... En définitive, on parle toujours du programme
Génome, mais il s'agit en fait de programmes nationaux plus ou
moins coordonnés entre eux. Les gens doivent se battre pour que
ces programmes restent financés. C'est difficile parce qu'il est
beaucoup moins excitant de faire les derniers 1 ou 2 %, que d'avoir fait
les 90 premiers % et, en, plus, cela coûte assez cher... Je
dirais que, d'une certaine manière, le programme génome
humain touche à sa fin. Mais on doit reconnaître qu'il a
atteint ses objectifs beaucoup plus rapidement que prévu aussi
bien en matière de cartes que de séquençage.
La Génopole d'Evry
L'idée de Génopole vient de
l'AFM . Après la fin du GREG, Bernard Barataud et les gens de
l'AFM se sont battus pour que le Centre National de
Séquençage (CNS, initialement appelé de
'très grand séquençage', TGS) s'installe à
côté du Généthon à Evry, et non rue
des Saints-Pères à Paris ou à Gif sur Yvette comme
il en avait été question. A partir de là, la
mayonnaise a commencé à prendre. J'ai quelque part une
courbe d'évolution du personnel d'Evry depuis 1992 qui monte tout
doucement et qui décolle vraiment en 1998. C'est à cette
date que la Génopole est officiellement créée avec
à sa tête Pierre Tambourin.
Presque simultanément, on prend la décision d'y implanter
le Centre National de Génotypage (CNG, Mark Lathrop).
L'Université d'Evry qui était une petite université
et où il n'y avait pas de biologie est réorientée,
au moins en partie, vers les sciences de la vie. Les
collectivités territoriales, le département et d'autres
ont participé financièrement à
l'opération... Des unités de recherche ont commencé
à s'installer. Désormais, il y a à Evry la panoplie
complète pour permettre à une start-up d'éclore. Il
y a maintenant un certain nombre de laboratoires de recherche, une
pépinière d'entreprises et on peut y accueillir des jeunes
équipes en leur fournissant un certain nombre de service, genre
animalerie etc. qu'elles n'ont pas besoin de monter (la
pépinière, si mes souvenirs sont bons, est essentiellement
financée par la Chambre de commerce de l'Essonne). Il y a toute
l'intendance, les hôtels d'entreprises, les bâtiments qui
permettent aux entreprises quand elles commencent à grossir un
peu de trouver des locaux sur place à un tarif raisonnable, ce
qui leur permet de continuer à se développer sans rompre
le cordon ombilical avec les laboratoires.
Des génopoles
régionales
Des génopoles se sont
installées en région : Lille (autour de l'Institut
Pasteur), Strasbourg (P. Chambon et sa 'clinique de la souris'), Lyon et
Grenoble, qui avaient fait des demandes séparées et qui
ont été regroupé en une seule, Marseille,
Montpellier-Perpignan, et Toulouse, enfin une Génopole
semi-labellisée, considérée comme un test,
Rennes-Nantes. Au retour de ma mission d'études en 1992, j'avais
retrouvé mon espace de travail au centre de Luminy et j'y avais
amené des idées que j'avais glanées. L'idée
était de travailler sur les cDNAs et de trouver une façon
de mesurer le niveau d'expression d'un grand nombre de gènes. A
l'époque, je ne pensais pas vraiment profil d'expression comme on
le pense maintenant, mais plutôt ce que j'appelais 'criblage
différentiel quantitatif' et donc, j'ai remonté une
équipe progressivement avec 2 puis 3 puis 4 personnes et j'ai
obtenu des crédits pour acheter un robot (cf. supra). Ce qui veut
dire trois ou quatre ans d'investissement technologique pour commencer
à publier en 1995. Cette implication dans ce que l'on n'appelait
pas encore Génomique a fait que, quelques années plus
tard, la tâche de mettre en place du Génopole de
Marseille m'est revenue. En fait, les génopoles en
région, ce sont des "Instituts de génomique sans murs",
des laboratoires que l'on pousse à se regrouper, à
construire des plateaux techniques en commun avec, comme carotte, un
financement du ministère de la Recherche et des
collectivités territoriales. A Marseille notre Génopole
consiste en une structure commune, mais distincte des laboratoires, avec
son propre personnel, son propre financement, et qui est censée
aider les laboratoires à utiliser les techniques
génomiques, par exemple les puces à ADN, en installant un
ensemble de machines, un plateau technique qui peut fabriquer des puces,
accueillir les équipes et ainsi de suite. La technique des puces
à ADN est une affaire d'une dizaine de MF et de quelques
personnes, ce qui n'est donc pas à la portée d'une
équipe de recherche isolée, d'où
l'intérêt d'une génopole en région.