Il a été affirmé que, parce que la majeure partie de notre ADN est active, elle doit être importante, mais maintenant des cellules hybrides humain-plante ont été utilisées pour montrer que cette activité est principalement du bruit aléatoire.
Les cellules contenant de l'ADN humain et végétal révèlent quelque chose de fondamental sur notre génome
Dans quelle mesure notre génome est-il vraiment important ? Certains soutiennent que, parce que la majeure partie de notre ADN est active, elle doit accomplir quelque chose d’important. D’autres affirment que même un ADN aléatoire serait très actif. Cela a maintenant été mis à l'épreuve en étudiant des cellules humaines contenant d'énormes morceaux d'ADN végétal, Nouveau scientifique peut révéler de manière exclusive – et l’ADN végétal effectivement aléatoire était en effet presque aussi actif que l’ADN humain.
La découverte montre qu’une forte proportion de l’activité du génome n’est que du bruit, plutôt que d’avoir un but quelconque, et ajoute ainsi à la preuve que la majeure partie du génome humain est indésirable.
« Une grande partie peut simplement s'expliquer par le bruit de fond », explique Brett Adey de l'Université d'Auckland en Nouvelle-Zélande. « Cela semble être globalement cohérent avec l'idée de l'ADN indésirable. »
La fonction principale de l’ADN est de stocker les recettes de fabrication des protéines, les machines moléculaires qui effectuent presque tout le travail dans les cellules. Les recettes d'ADN sont copiées pour créer des ARN messagers qui transmettent les recettes aux ribosomes, les usines de production de protéines de la cellule.
On pensait initialement que presque tout l’ADN était constitué de recettes permettant de fabriquer des protéines, mais nous savons maintenant que seulement 1,2 % du génome humain code pour des protéines. Alors, que fait le reste ?
Depuis les années 1960, de nombreux biologistes affirment qu’il s’agit essentiellement de déchets. Oui, un petit pourcentage d’ADN non codant pour les protéines est vraiment important et nous continuerons probablement à découvrir des éléments qui font des choses utiles pendant des décennies, mais de telles découvertes, disent-ils, ne changeront pas l’image globale de la grande majorité de l’ADN non codant qui est indésirable.
Par exemple, une étude de 2011 a révélé que seulement 5 % environ du génome est conservé au fil du temps – l’évolution ne semble pas se soucier du reste. Les biologistes du camp majoritairement indésirable soulignent également que la taille des génomes varie énormément d’une espèce à l’autre. Pourquoi un oignon a-t-il besoin de cinq fois plus d’ADN qu’un humain, par exemple ? Pourquoi le poumon en contient-il 30 fois plus ?
Mais d’autres biologistes se sont concentrés sur la question de savoir si l’ADN humain faisait quelque chose – par exemple, s’il était transformé en ARN, même si cet ARN n’avait aucune utilité connue. En 2012, un vaste projet appelé ENCODE a conclu que plus de 80 % du génome humain était actif dans ce sens, et a affirmé que cela montrait qu'il n'était finalement pas indésirable. Certains biologistes de ce camp utilisent le terme « ADN sombre » pour désigner l'ADN non codant, l'idée étant qu'il est important pour des raisons que nous ne comprenons pas encore.
En réponse à l'affirmation d'ENCODE, en 2013, Sean Eddy de l'Université Harvard a proposé le projet de génome aléatoire. « Supposons que nous mettions quelques millions de bases d'ADN synthétique entièrement aléatoire dans une cellule humaine et que nous réalisons un projet ENCODE sur celle-ci », écrit-il.
Verra-t-on encore toutes les activités ENCODE saluées comme preuve de fonction ? « Je pense que oui », a conclu Eddy.
« On ne peut pas vraiment conclure quoi que ce soit en mesurant simplement l'activité. C'est pourquoi l'idée géniale de Sean Eddy sur le génome aléatoire est que ce dont nous avons réellement besoin, c'est de cette base de référence », explique Austen Ganley, également de l'Université d'Auckland. « Sans cette base de référence, tout ce que vous regardez n'a pas vraiment de sens pour décider entre la fonction et les déchets. »
Cependant, fabriquer de l’ADN synthétique coûte cher. Jusqu’à présent, les seules tentatives de projet de génome aléatoire concernaient de petits morceaux d’ADN ne dépassant pas environ 100 000 paires de bases.
Mais quand Adey et Ganley apprirent que des chercheurs japonais avaient créé des cellules hybrides humain-plante contenant 35 millions de paires de bases d'ADN provenant du cresson de Thale (Arabidopsis thaliana), ils ont réalisé que cela pouvait être considéré comme de loin le plus grand projet de génome aléatoire à ce jour.
Eddy, qui n'a pas participé à l'étude, est d'accord. Les plantes et les animaux ont divergé d'un ancêtre commun il y a au moins 1,6 milliard d'années, de sorte qu'à cette époque, les mutations ont « effectivement randomisé » l'ADN non codant dans A. thaliana. Chaque site a muté plusieurs fois, a estimé Eddy interrogé sur cette approche.
Après de premières études visant à vérifier que l'ADN végétal est effectivement aléatoire, en ce qui concerne la cellule humaine, Adey et Ganley ont ensuite mesuré le nombre de points de départ pour transformer l'ADN en ARN pour 1000 paires de bases d'ADN non codant.
Si la transformation de l’ADN en ARN est réellement un signe de fonction, alors pratiquement aucun ADN végétal ne devrait être transformé en ARN. En réalité, Adey et Ganley n’ont trouvé qu’un peu moins d’activité : il y avait environ 80 % de sites de départ en plus par kilobase de non-codage. A. thaliana ADN comparé à l’ADN humain non codant.
En d’autres termes, cela suggère fortement que presque toute l’activité vue par ENCODE est du bruit.
« C'est une excellente démonstration de la façon dont la biologie est effectivement bruyante », déclare Chris Ponting de l'Université d'Édimbourg au Royaume-Uni. « Les activités biochimiques qui se produisent au sein de cette séquence (végétale) ne confèrent clairement aucune fonction à la cellule humaine. »
« Cette étude très élégante était nécessaire », déclare Dan Graur de l'Université de Houston, au Texas. « Il offre encore plus de preuves expérimentales confirmant ce qui est évident depuis des années : la majeure partie du génome humain est indésirable. Le terme « ADN sombre » est une absurdité risible, imaginée par des gens avec une forte envie de physique. »
Dans un système parfaitement conçu, il n'y aurait pas de bruit, explique Ganley, mais l'évolution ne crée pas de conceptions parfaites. Et le bruit peut présenter des avantages. « Si vous avez ces systèmes imparfaits qui ont beaucoup de bruit, ce bruit peut en fait créer des choses intéressantes qui peuvent ensuite être captées par sélection », dit-il.
Pour l’instant, l’équipe ne peut pas expliquer pourquoi l’activité de l’ADN humain a augmenté de 25 pour cent. « Tout ce que nous pouvons vraiment dire, c'est que cela nécessite une explication », déclare Ganley.
Il est possible que certains des ARN supplémentaires aient des fonctions – cela ne changerait rien à la conclusion essentiellement indésirable – mais il existe également d’autres explications potentielles. Les chercheurs utilisent désormais l’apprentissage automatique pour voir s’ils peuvent trouver des moyens de distinguer une activité potentiellement significative du bruit de fond.
L'équipe prévoit de publier les résultats, mais n'a pas encore rédigé d'article.
