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Dossier : Rayonnement synchrotron - de Frascati à Soleil (1963-2013)
Varia

En 2012, les cartes de Généthon ont eu vingt ans

2012:Genethon mapping celebrated its 20th anniversary
Odile le Faou
p. 83-93

Résumés

La publication, entre 1992 et 1995, des cartes du génome humain du laboratoire Généthon marque une étape déterminante dans la révolution génétique engagée depuis la fin des années soixante-dix. La France rivalise alors avec les grandes nations du séquençage, les États-Unis en tête. Plus que les résultats des cartes dites de première génération, c’est le bond technologique effectué qui change la donne. Une aventure scientifique et humaine, rendue possible par la rencontre de personnalités et de chercheurs hors du commun et grâce à l’élan citoyen pour vaincre les maladies neuromusculaires.

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Texte intégral

1À l’automne 2012, Généthon – le laboratoire créé en 1990 par l’Association française contre les myopathies (AFM) – reçoit le Prix Galien France de la recherche pharmaceutique. Tout semble fin prêt pour produire les premiers lots de médicaments « géniques » dans son nouveau centre, Généthon Bioprod, qui dispose à l’échelle mondiale de la plus grande capacité de production en la matière. Comme si la boucle était bouclée – ou presque –, on célèbre au même moment les vingt ans des cartes du génome humain élaborées dans les murs de son ancêtre, Généthon I.

2La première carte, dite physique, mise au point au laboratoire de recherche génétique de l’AFM paraît le 18 septembre 1992, dans la revue scientifique Cell, puis, une carte « génétique » comportant huit-cent-treize marqueurs microsatellites est publiée le 29 octobre suivant dans Nature. Des résultats de plus en plus complets vont rapidement suivre, jusqu’à la carte intégrée de 1995 qui constitue le point d’orgue de la cartographie humaine à Généthon et clôt une période faste pour la recherche génétique française.

La genèse de Généthon : l’AFM et le CEPH

3Tout est allé très vite entre la décision officielle de lancer le laboratoire, prise lors de la réunion du Conseil d’administration de l’AFM du 7 avril 1990 et la publication des premiers travaux des équipes. La construction à Évry, dans l’Essonne, est réalisée en l’espace de quatre mois et le site est inauguré officiellement le 10 décembre 1990 par le ministre de la Recherche et de la Technologie, Hubert Curien. Les biologistes commencent à travailler à la paillasse dès l’automne 1990, alors que la construction du bâtiment n’est même pas encore achevée... Cependant, le projet de constitution de ce laboratoire, à la pointe de la technologie en matière d’automatisation appliquée au séquençage et à la cartographie du génome, n’est pas né en un jour. Généthon, constitué en association loi de 1901, créé grâce aux fonds recueillis auprès du public des premiers Téléthon, est le résultat d’une longue réflexion engagée par ses deux membres fondateurs, l’AFM et le CEPH (Centre d’étude du polymorphisme humain).

  • 1 CEPH : Centre d’études du polymorphisme humain, laboratoire créé à Paris en 1984 par Jean Dausset.
  • 2 « Visite au CEPH », compte rendu de la visite d’une délégation AFM au CEPH, 24 mars 1988 (Archives (...)
  • 3 Voir, Denis Guthleben, Odile Le Faou, Une course pour la vie. L'AFM et la recherche biologique et m (...)

4Une visite du CEPH1– le laboratoire de Jean Dausset, découvreur du système HLA (Human Leucocyte Antigen) et prix Nobel de médecine en 1980 – est organisée le 24 mars 19882 par François Gros, alors président du Conseil scientifique de l’AFM, pour les administrateurs de l’association. Elle sert de premier contact entre le président de l’AFM, Bernard Barataud, et Daniel Cohen, directeur scientifique du CEPH. Cette structure, association de type loi de 1901, est née en 1983, grâce au don d’une riche collectionneuse d’art qui légua au professeur Dausset plusieurs tableaux, pour une valeur de cinquante millions de francs3. Au début de l’année 1988, le centre, encore installé pour moitié au Collège de France, est à la recherche de financements pour la construction d’un nouveau bâtiment à l’Hôpital Saint-Louis et sollicite l’AFM dans ce but. Les 1 700 m2 à construire doivent accueillir le projet de cartographie génétique humaine dont Daniel Cohen est l’investigateur et sur lequel il travaille depuis 1980.

  • 4 Bernard Barataud, Au nom de nos enfants, Édition n°1, Paris, 1992, p.275.
  • 5 Voir, « Le projet Génome. Description, analyse et propositions générales », présentation par Daniel (...)

5Dès la création du Conseil scientifique de l’Association française contre les myopathies, en 1981, les visites de laboratoires de génétique font partie intégrante de la stratégie de recherche de l’association : évaluer in situ les compétences et les besoins, afin de financer les projets les plus pertinents et les plus porteurs. Le constat est malheureusement toujours le même: un sous-équipement flagrant qui ralentit les chercheurs dans leurs « manips » et dans l’exploitation de leurs résultats. Pourquoi le CEPH ferait-il exception? De son propre aveu, Bernard Barataud n’est guère enthousiasmé à la perspective de cette visite4. Très rapidement, il constate toutefois une très nette différence avec les laboratoires habituellement visités à commencer par l’automatisation impressionnante qui règne dans les lieux. C’est aussi le discours du directeur scientifique du Centre qui retient son attention: Daniel Cohen parle sans détour un langage qui frappe le président de l’AFM. Il évoque d’abord le facteur temps, si crucial dans le cas des maladies neuromusculaires. Selon lui, il est indispensable de cartographier puis de séquencer dans les meilleurs délais tout le génome humain, pour trouver des solutions curatives à l’ensemble des pathologies génétiques et, par conséquent, aux myopathies. Pour cela, il faut absolument accélérer les procédures de décryptage de l’ADN par l’emploi de robots performants, pour un réel changement d’échelle qui, certes, a un coût considérable, mais qui constitue la seule chance de succès. La technologie est désormais disponible et il est nécessaire de prendre le risque, en France, d’entamer une telle démarche, sans attendre des résultats du programme HGP (Human Genome Project) qui vient d’être lancé aux États-Unis et qui vise à séquencer l’ensemble du génome humain5.

  • 6 L'AFM finance également la création d'une unité installée dans les nouveaux bâtiments du CEPH et vo (...)

6La première prise de contact est excellente et l’AFM accorde au CEPH la subvention demandée6. Un autre projet se dessine dès la fin de l’année 1988, né des échanges répétés entre Bernard Barataud et Daniel Cohen. Leur idée directrice est de créer, pour isoler les gènes des maladies, un grand laboratoire, hautement automatisé et à la pointe de la technologie. En s’inspirant du modèle fourni par le CEPH mais en changeant d’échelle, les deux hommes tombent d’accord sur l’élaboration de ce qu’ils nomment une « usine à gènes ». Rien moins que de monter un grand complexe technologique capable de produire une masse considérable de données sur le génome humain, pour la mettre à la disposition de la communauté scientifique active sur le sujet. Il s’agit d’accélérer la production et le partage des résultats pour obtenir rapidement des avancées concrètes, a mi-chemin entre la prestation de service et le centre de recherche « classique ». Les maladies neuromusculaires ne sont pas seules concernées et le fait de s’intéresser à tout le génome donne à l’ensemble une ampleur et une crédibilité accrue pour l’AFM, qui, grâce aux fonds du Téléthon, ne fera pas avancer la recherche uniquement pour les myopathies, mais dans le domaine élargi des pathologies génétiques. Le projet Généthon porte également en lui l’héritage du CEPH et de Jean Dausset : une entreprise visant le partage des résultats pour une collaboration nationale, voire internationale, des équipes de recherche en génétique humaine.

Les départements scientifiques de Généthon, « hydre à trois têtes7 »

  • 7 Daniel Cohen, Les gènes de l’espoir, Éditions Robert Laffont, Paris, 1993, p.120.
  • 8 Daniel Cohen, Les gènes de l’espoir, Éditions Robert Laffont, Paris, 1993, p.121.

7Le 6 juin 1990, les nouveaux locaux de l’AFM, 8 600 m2 situés à Évry et acquis l’année précédente, sont ouverts aux travaux d’aménagement de « Généthon », ainsi baptisé par Bernard Barataud8. Le laboratoire s’articule autour de trois principaux départements de recherche : cartographie physique, cartographie génétique et séquençage de l’ADN complémentaire.

La carte physique : puzzle de l’ADN

8Daniel Cohen prend la tête du programme de cartographie physique à Généthon, dont l’objectif est l’élaboration d’une carte couvrant 90 % du génome humain. Après réalisation, elle doit être mise à la disposition de la communauté des généticiens qui cherchent à localiser l’emplacement des gènes impliqués dans des pathologies génétiques. Le principe de cartographie physique est plus récent que celui de la carte génétique et implique le recours aux manipulations génétiques. Il s’agit d’ordonner « physiquement » de plus ou moins gros morceaux d’ADN dans le bon ordre sur le génome. Le seul moyen de lire le ruban extrêmement compact formé par l’ADN, c’est de le fractionner en petit morceaux. Depuis les années soixante-dix, cela est possible grâce à l’emploi de protéines appelées enzymes de restriction, capables de découper l’ADN. Après leur découverte sur des souches de bactéries et la compréhension de leur mécanisme, on décide de les employer comme « ciseaux moléculaires ».

9Après découpage du génome par les enzymes, commence le travail de fourmi de la cartographie physique : ranger les séquences obtenues – leur ordre initial étant perdu une fois sectionnées – pour reconstituer tout ou partie d’un génome modèle. Le succès de l’entreprise est fonction de la taille des fragments d’ADN et donc de la fréquence de coupe des enzymes de restriction. Ces dernières coupant l’ADN toujours aux mêmes endroits, le biologiste moléculaire doit les « inhiber » en les privant des substances qui leur sont nécessaires pour être pleinement efficaces. On peut ainsi obtenir des morceaux allant jusqu’au million de nucléotides. Pour travailler sur ces grands morceaux de génome, il faut les insérer dans des bactéries pour constituer des clones et une banque de fragments de génome, servant à constituer la carte physique. Au milieu des années quatre-vingt, on emploie pour ce faire des bactéries. Or celles-ci ne peuvent ingérer plus de 50 000 nucléotides: c’est insuffisant pour reconstituer l’immense puzzle de l’ADN...

  • 9 Voir Bertrand Jordan, Voyage au pays des gènes, Les Belles Lettres, Inserm, Paris, 1995, chapitre 6 (...)

10Daniel Cohen et son équipe au CEPH travaillent à cette étape depuis 1987. Ils partent des travaux d’un biologiste américain de Saint-Louis, Maynard Olson, parvenu à cloner des fragments de génome non dans des bactéries, mais dans la levure9. Ce scientifique met au point les premiers YACs (Yeast Artificial Chromosomes), chromosomes artificiels de levure, permettant de cloner des morceaux d’ADN humain d’environ 200 000 à 300 000 bases. Le travail du CEPH consiste à améliorer cette technique afin d’insérer des morceaux d’ADN de plus en plus gros dans la cellule hôte. Le procédé est long et requiert une immense dextérité car la manipulation de la levure est bien plus délicate que celle de la bactérie et, plus le fragment d’ADN est long, plus il est fragile et susceptible de se briser au moment de son insertion. Enfin, au début de 1991 et après plus de quatre ans de labeur, l’équipe de Daniel Cohen parvient à mettre au point des YACs de seconde génération qu’elle baptise Méga-YACs. Ils sont jusqu’à cinq fois plus grands que les chromosomes artificiels de levure « traditionnels » et comptent jusqu’à un million de bases.

11À partir de la banque de Méga-YACs du CEPH, la carte physique est réalisée à Généthon où les robots, élaborés avec l’entreprise de développement industriel Bertin, entrent en action. L’établissement de la carte est extrêmement long et nécessite d’interminables protocoles et des calculs statistiques très poussés. Les généticiens travaillent sur des millions d’exemplaires du même ADN pour finalement obtenir – la perte est énorme pendant les manipulations – une dizaine d’exemplaires du même génome, soit dix fois quelque 3 300 tronçons d’un million de paires de bases chacun, coupés en différents endroits selon les copies. On les compare ensuite afin de trouver les zones de recoupement et d’en reconstituer l’ordre. Le pool des automates doit alors prendre le relais pour accélérer l’opération.

  • 10 Bertrand Jordan, Voyage au pays des gènes, Les Belles Lettres, Inserm, Paris, 1995, p. 213 ; « Entr (...)

12La salle des robots de type « Mark II » est l’une des prouesses de Généthon, dont le parc technologique est considérable. Elle est aussi la cible privilégiée des détracteurs du projet et perçue comme l’illustration la plus criante de la dérive dont sont accusés le CEPH et l’AFM dans la course au séquençage. Les rangées constituées par la chaîne des vingt robots ultra-modernes du laboratoire ont de quoi impressionner le public comme les scientifiques10 et les dirigeants de Généthon jouent également de cette image « high-tech » quelque peu sulfureuse. Dans un entretien accordé en 2002, Daniel Cohen confie avoir tourné un petit film des automates en action, afin de le diffuser dans le cadre du traditionnel colloque de génétique de Cold Spring Harbor en 1991. Il avoue sa satisfaction suite à la réaction ébahie de ses confrères et concurrents, y compris nord-américains: « C’était du cinéma bien sûr, mais quel impact! ». La technologie du Mark II, cet « automate à Southern blot », précieux outil de la réussite des programmes initiés au sein de Généthon, est alors tout à fait inédite.

  • 11 Il s'agit de faire migrer dans un gel, grâce à un champ électrique, des fragments d’ADN dénaturé. A (...)
  • 12 Le « Multi-Southern-Blotteur, compte rendu de présentation de l’appareil », compte rendu de visite (...)

13La technique du Southern blot, dont le nom s’inspire de celui de son inventeur, le professeur Edwin Southern, biologiste moléculaire britannique qui la met au point en 1976, permet une analyse de séquences d’ADN.11 La méthode n’est pas nouvelle, mais l’effort d’innovation concerne son automatisation, car c’est le Mark II qui assure la réalisation des étapes successives de la technique. Le bénéfice est double: libérer l’opérateur de manipulations répétitives et sources d’erreurs et accroître la capacité et la vitesse d’exécution pour réaliser les cartes physique et génétique en un temps réduit. Une première version de l’appareil est montrée aux dirigeants de l’AFM le 15 novembre 1989, quelques mois après l’inauguration du nouveau bâtiment du CEPH à l’hôpital Saint-Louis et la démonstration du prototype du « Multi-Southern-Blotter » faite au président de la République François Mitterrand. L’automate est présenté comme 2,6 fois plus rapide qu’un technicien en chair et en os, pour la seule exécution des manipulations, et la durée du transfert d’ADN en lui-même, constituant l’une des étapes clé de la technique, est réduite à une heure, au lieu des huit heures minimum exigées jusqu’alors12. Et il ne s’agit là que de sa première version! On comprend alors que les chercheurs de Généthon fondent leurs espoirs sur la technologie avancée du pool des « Mark II », prêt à fonctionner lorsque Généthon ouvre ses portes à la fin de 1990.

La carte génétique, objectif : 5 000 marqueurs

  • 13 Les contigs sont des séquences d’ADN qui se chevauchent partiellement ; l’identification de ces séq (...)

14À Généthon, les cartes se construisent de concert car l’emplacement des balises génétiques confirme l’ordre des fragments clonés – les contigs13. Plus la précision de la carte génétique est grande, plus elle est utile à la réalisation de la carte physique.

15Jean Weissenbach, biologiste moléculaire issu de l’Institut Pasteur et chercheur au CNRS, prend la tête du département de cartographie génétique du laboratoire. Le programme vise un balisage très précis du génome en plaçant un maximum de repères le long de la chaîne ADN. Des sondes extrêmement informatives doivent servir de jalons à ce travail: les microsatellites. En 1989, Jean Weissenbach a passé une année au CEPH, afin de développer des méthodes innovantes et efficaces de cartographie génétique qui utilisent ce nouveau type de marqueurs. Un microsatellite est une séquence d’ADN composée d’un motif court – d’une à quatre paires de bases – répété plusieurs fois. Un chercheur américain basé dans le Wisconsin, James Weber, vient alors d’en démontrer le caractère hautement polymorphique. De longueurs très variables, ils sont extrêmement nombreux dans le génome humain et s’avèrent beaucoup plus fiables et précis que les sondes jusque-là utilisées au CEPH : les RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism).

16La carte génétique sert à déterminer la distance et la position, sur le génome, de caractères héréditaires transmis entre les générations, par le biais de l’analyse des polymorphismes, comparés entre membres d’une même famille. Lorsque l’on constate que deux traits héréditaires sont très fréquemment transmis ensemble d’une génération à la suivante, on en déduit que les deux gènes impliqués dans ce caractère sont proches sur le même chromosome. C’est ce degré de proximité qui est évalué, sur la carte, en termes de fréquence de recombinaison. L’unité utilisée est le centiMorgan, baptisé ainsi en l’honneur d’un généticien américain du début du XXe siècle, Thomas Hunt Morgan, père de la carte génétique. Un centiMorgan correspond par définition à une fréquence de recombinaison d’1 % et cette distance génétique est égale à une distance physique d’un million de paires de bases sur le génome.

17En 1987, une carte génétique à dix centiMorgans du génome humain est publiée dans la revue Cell, par l’équipe du professeur Helen Donis-Keller qui travaille pour le compte d’une entreprise américaine et utilise les données collectées par le laboratoire de Jean Dausset. C’est une première, mais sa précision, hormis pour l’étude des maladies génétiques et héréditaires les plus fréquentes, n’est pas suffisante pour servir de point de départ à la constitution d’une carte physique et encore moins au séquençage. Pour cette raison, elle est vigoureusement critiquée par nombre de scientifiques: le balisage de certains chromosomes y est très lacunaire. Pour l’exploiter à plein en cartographie physique, il faudrait pouvoir manipuler et analyser des fragments d’ADN dix fois plus gros que les Méga-YACs mis au point au CEPH quatre ans plus tard! Les YACs élaborés la même année sont presque cinquante fois plus petits. Cette fois, le puzzle ne comporte pas assez de pièces pour être intéressant et exploitable…

18Dès le lancement du HGP, la réalisation d’une carte génétique à un centiMorgan est une priorité pour ses dirigeants et doit être terminée sous cinq ans. Sa faisabilité est pourtant rapidement remise en question, au vu des techniques alors disponibles. L’accomplissement d’une telle tâche est très long, il implique de surcroît de nombreuses étapes répétitives et encore réalisées à la main. Lorsque Généthon initie son programme de cartographie génétique, à la fin de 1990, le pari est de taille, car l’objectif visé de placer quatre à cinq mille marqueurs sur le génome grâce à l’utilisation des microsatellites, équivaut à réaliser une carte à un centiMorgan. Comme pour la carte physique, la réussite de l’entreprise est, dans une certaine mesure, fonction de l’automatisation des techniques, visant toujours le même résultat: accroître la rapidité et la fiabilité des manipulations, libérer le technicien qui les exécute. La réalisation de la carte génétique ne fait pas seulement appel au Southern blot mais nécessite une technologie sophistiquée, fort heureusement en grande partie automatisable. Cette automatisation, rendue possible grâce aux investissements de l’AFM, appliquée à l’étude des familles du CEPH et couplée au talent et au professionnalisme du responsable de la cartographie génétique à Généthon, va permettre de générer des résultats exemplaires.

Le catalogue des séquences d’ADNc : décrypter les parties codantes du génome

  • 14 « Entretien avec Charles Auffray », par Nicolas Givernaud et Jean-François Picard, 14 janvier 2001.

19Le troisième programme majeur de Généthon est inauguré quelques mois après l’ouverture du laboratoire, le 3 juillet 1991, et réalisé en collaboration avec le Centre national de la recherche scientifique. Le professeur Charles Auffray, chercheur au CNRS, en prend la direction. C’est un biologiste, issu de la filière physiologie et biochimie de l’École normale supérieure de Cachan. Entre 1976 et 1981, il effectue sa thèse sous l’égide de François Gros. Ses travaux de recherche portent sur l’origine de la diversité des anticorps. Pendant le cours d’immunologie qu’il suit alors à l’Institut Pasteur, il rencontre Daniel Cohen, étudiant comme lui14. Issu de la même génération que les deux autres directeurs scientifiques de Généthon, Charles Auffray partage leur vision de la recherche génétique et cet attrait pour l’automatisation des techniques de cartographie et de séquençage. Le projet de génomique fonctionnelle qu’il dirige porte le nom de Genexpress et doit établir un inventaire des seules parties codantes de l’ADN par le biais d’ADN complémentaire ou ADNc.

20Techniquement, dès la fin des années quatre-vingt, le séquençage de chaînes d’ADN complémentaires des ARN messagers est possible. Cet ADNc est introduit (« cloné ») dans des bactéries afin d’en constituer une banque et il est ensuite séquencé à partir de petits fragments, de deux-cents à cinq-cents nucléotides. L’information collectée est partielle mais ces « signatures », ces morceaux de gènes, peuvent être comparés à d’autres fragments d’ADN déjà connus, pour établir des recoupements, ou au contraire mettre en évidence un nouveau gène. Au début des années quatre-vingt-dix, trois mille gènes humains sont connus et l’hypothèse alors admise est que notre génome possède entre cinquante mille et cent mille gènes. Alors qu’on estime aujourd’hui ce nombre aux environs de vingt mille, l’étude de l’ADNc paraît des plus prometteuses au moment du lancement de Généthon. Plusieurs dizaines de laboratoires y travaillent à l’international, dont celui de l’américain Craig Venter, qui développe la technique à Bethesda, dans le Maryland. À Cambridge, Sydney Brenner avait introduit cette méthode plusieurs années auparavant tout comme l’équipe franco-suisse constituée autour de Philippe Kourilsky, Bernard Bach et François Rougeon.

21L’équipe de Genexpress s’attache, elle aussi, au séquençage de ces transcrits, en se concentrant sur les tissus du muscle squelettique, du cerveau et des lymphocytes T. En effet, la variété des ARNm (m pour messagers) présents dans une cellule donnée n’est pas représentative de l’ensemble de l’ADN de la cellule, mais reflète seulement les séquences des gènes actifs dans celle-ci. Pour séquencer l’intégralité de l’ADNc, il faudrait analyser les ARN messagers de tous les tissus et organes humains, une tâche irréalisable matériellement comme financièrement. Certains ARN très rares ne se forment qu’à des moments précis de la vie de la cellule, sans que l’on en connaisse exactement le mécanisme. D’autres, au contraire, sont fortement exprimés ou ubiquitaires et, l’analyse avançant, le généticien est contraint de séquencer énormément de fragments pour trouver une séquence inédite. L’idée du programme Genexpress est donc de séquencer une partie significative de ces transcrits, afin de participer à l’effort commun des départements scientifiques de Généthon dans l’identification de gènes impliqués dans des maladies génétiques.

Résultats, succès et controverses

22Malgré sa rapidité, le démarrage de Généthon ne se fait pas sans heurts, ni sans tensions. Dès l’ouverture du laboratoire et en l’espace de six mois, plus de cent personnes sont recrutées: techniciens, ingénieurs, informaticiens…, autant de salariés qu’il faut former, car l’expérience est inédite. Les cadres comme les opérateurs doivent acquérir de nouveaux savoirs pour faire fonctionner la lourde infrastructure en place. Considérant a posteriori la vitesse du travail mené par les différents départements du laboratoire et le foisonnement de publications majeures qui s’ensuit, il est difficile d’imaginer le stress des équipes courant 1991, lorsque tout est en place mais fonctionne encore au ralenti et que les résultats des premières manipulations se font attendre...

Un pari risqué

  • 15 Voir, « Quelques chiffres… », Document de la direction générale de Généthon, financement du laborat (...)

23Il faut dire que l’AFM a parié gros dans l’aventure. Entre janvier 1991 et juin 1995, l’association verse au Généthon près de 303 millions de francs pour le fonctionnement de ses programmes de recherche, soit près d’un cinquième des fonds levés dans le même temps grâce au Téléthon15. Quel aurait été l’avenir de l’AFM si le projet de Généthon n’avait pas abouti? Il aurait sans doute été grandement compromis. Mais le programme a été longuement préparé, tout comme un possible retour en arrière en cas d’échec, avec une éventuelle réorientation des recherches. Des bilans d’étape et de nombreuses consultations scientifiques et techniques permettent de baliser la voie à suivre et de s’assurer, chemin faisant, que les équipes ne font pas fausse route. Il n’empêche, la prise de risque est réelle.

  • 16 Voir, Denis Guthleben, Odile Le Faou, Une course pour la vie. L'AFM et la recherche biologique et m (...)

24De surcroît, le climat scientifique ambiant n’est guère favorable au projet. De manière générale, les chercheurs français du domaine goûtent alors peu l’automatisation des méthodes de cartographie et de séquençage. Jugée trop onéreuse, elle leur semble bien éloignée de la recherche fondamentale qui voit ses financements diminuer au profit de cette « big science ». A contrario, certains scientifiques américains regardent de haut ce type d’automatisation qui mécanise des technologies bien connues, au lieu de développer de nouvelles méthodes. 1991 est également une année malheureuse pour le Téléthon. Ses détracteurs lancent à son encontre une violente offensive lors de l’édition de décembre. Les pertes sont conséquentes car la collecte est minorée de plus de cinquante millions de francs par rapport à 199016. Dans ces conditions, on comprend la discrétion initiale des équipes à propos de leurs travaux, pendant toute l’année qui précède les premières publications. L’atmosphère au sein du laboratoire commence à se détendre à la toute fin de 1991. Son jeune Conseil scientifique, mis en place au mois de juillet précédent et présidé par Jean-Louis Mandel, organise alors un premier colloque réunissant les plus grands spécialistes mondiaux en génétique. Quelques informations sur les résultats à venir sont dévoilées et font l’unanimité.

Les premières cartes physiques

  • 17 Voir, « Le programme français de recherche sur les génomes », dépêche AFP, 25 novembre 1992 (Archiv (...)

25La fin de l’année 1992 marque le succès de Généthon. Elle apporte son lot de publications pour le laboratoire et la reconnaissance du monde de la recherche17, mais cela ne se fait pas sans quelques résistances. Au printemps de cette même année, lors de la grand-messe annuelle de Cold Spring Harbor, Daniel Cohen annonce que son équipe est sur le point de publier la première carte physique d’un chromosome humain, celle du chromosome 21. Certains généticiens américains, rétifs à l’idée que l’approche globale « à la française » s’avère plus efficace que celle du HGP visant à répartir le travail entre une vingtaine de laboratoires, tentent de contrecarrer les chercheurs de Généthon. Une carte américaine du chromosome Y serait déjà prête, à l’Institut de recherche biomédicale Whitehead de Cambridge. Il s’avère, quelques semaines plus tard, que la zone choisie par cette équipe sur le plus court des chromosomes n’est pas complètement séquencée. Le 2 octobre 1992, la réalisation de la première carte physique d’un chromosome humain est bien annoncée… par Généthon.

26Dans un article de la revue scientifique américaine Cell, intitulé « Mapping the Whole Human Genome by Fingerprinting Yeast Artificial Chromosomes » (« Cartographier l’ensemble du génome humain par empreintes de chromosomes artificiels de levure ») et daté du 18 septembre 1992, la même équipe dévoile la première carte physique couvrant 40% du génome humain. L’année suivante, le 15 décembre 1993, une seconde carte physique est publiée, représentant cette fois 90% du génome humain. Si l’on considère son aspect novateur et sa rapidité d’exécution, cette carte dite de première génération, constitue en soi une grande réussite. Son succès doit cependant être nuancé. La contrepartie de l’utilisation des YACs et Méga-YACs, précieux vecteurs pour la cartographie physique, est leur caractère hautement chimérique, qui compromet la construction et l’ordonnancement des contigs. Il s’avère aujourd’hui qu’une forte proportion des Méga-YACs utilisés par Daniel Cohen et son équipe à Généthon était en réalité des chimères. Reste que le mérite du département de cartographie physique est d’avoir introduit de réels progrès technologiques dans les travaux de décryptage de l’ADN. Cependant, dès la parution de la carte physique partielle, l’équipe est consciente de ces imperfections, inhérentes à toutes les banques de chromosomes artificiels de levure constituées dans les années quatre-vingt et quatre-vingt-dix. Dans l’article paru dans Cell, elle fait état des 40 % probables de chimères parmi les Méga-YACs utilisés, mais cela n’empêchera pas les contestations et une tentative de polémique lancée au début de 1993, par le biais d’un autre article très critique paru dans la revue Science.

Les transcrits d’ADN, patrimoine de l’humanité...

27Le 28 octobre 1992, Charles Auffray et son équipe remettent à l’Organisation des nations unies pour l’éducation, la science et la culture, un premier catalogue de plus de 2 000 signatures d’ADNc de muscle squelettique, séquencées à Généthon. Cette démarche s’inscrit dans la controverse relative à la brevetabilité du vivant et qui concerne plus particulièrement les travaux menés sur les ARN messagers. Plusieurs équipes américaines lancées dans la course au séquençage de l’ADN complémentaire ont, au début de l’année 1992, la volonté de faire breveter leurs recherches. Cette démarche vise à s’assurer de potentiels revenus en cas d’applications médicales consécutives à l’identification de nouveaux gènes. En tête, le National Institute of Neurological Disorders and Stroke – laboratoire du désormais célèbre Craig Venter –, financé par le NIH américain (National Institute of Health) et dont le responsable du transfert de technologie, Reid Adler, dépose une demande globale concernant les 350 premières séquences obtenues. Allant à l’encontre des pratiques courantes, cette démarche est contestable. Une séquence d’ADN existe d’emblée dans le génome, avant même qu’on ne la mette en évidence. Il s’agit donc davantage d’une découverte, qui, par définition, n’est pas brevetable.

  • 18 Voir, discours de Federico Mayor, directeur général de l’Unesco, lors de la séance solennelle du dé (...)

28La question de la brevetabilité du vivant se pose également en termes éthiques. La communauté scientifique américaine est elle-même très partagée et de nombreux chercheurs s’y opposent. C’est le cas de James Watson qui, en raison de ses positions sur la question, semble avoir été démissionné de son poste de directeur du HGP, en avril 1992. Les États-Unis ne sont pas seuls engagés dans la polémique et, au Royaume-Uni, le Medical Research Council entame les mêmes démarches que le National Institute of Neurological Disorders and Stroke. Parallèlement, les premiers résultats obtenus par le département Genexpress donnent l’occasion à Généthon de réaffirmer sa position quant à l’accessibilité des données générées en son sein. Charles Auffray est également un fervent défenseur de l’éthique scientifique et ce n’est pas un hasard s’il dépose, lui-même et très solennellement, les séquences d’ADNc, comme partie intégrante du patrimoine de l’humanité, sous la double protection de l’Unesco et de l’Académie des sciences18. Menant une réflexion concertée avec l’AFM sur les conséquences à venir du progrès technologique et de l’exploitation des premiers résultats de la génomique, il devient le porte-parole de ces questions à Généthon.

29Du point de vue scientifique, la réussite de Genexpress est plus mitigée. Le calendrier du programme est pourtant respecté et le dépôt d’environ 2 000 signatures, en octobre 1992, n’est qu’un début. La même année, le département obtient 5 886 nouvelles séquences, issues de la banque d’ADNc de lymphocytes T. L’année suivante, le catalogue s’enrichit encore de 4 648 signatures d’ADNc de muscle squelettique et de 20 520 du cerveau. L’« Index Genexpress », qui vient clore le programme en 1995, détaille l’analyse de 18 698 séquences d’ADNc, correspondant à 5 750 transcrits de gènes humains. Malheureusement, le département connaît de graves problèmes de contamination de ses banques par de l’ADN provenant de bactéries, qui faussent en partie les résultats obtenus.

Le succès de Généthon : la carte génétique

  • 19 Voir : « Entretien de Jean Weissenbach » par Nicolas Givernaud et Jean-François Picard, 4 janvier 2 (...)

30Reste la carte génétique de Généthon, qui ne se fait pas longtemps attendre. Le 29 octobre 1992, les 813 marqueurs microsatellites mis en évidence par Jean Weissenbach et son département constituent un premier balisage précis du génome humain. Là encore, le succès est retardé de quelques semaines par certains scientifiques qui, outre-Atlantique, ne voient pas d’un très bon œil la réussite de l’entreprise. Un premier article annonçant la réalisation de la carte est soumis à la revue Science, mais Hélène Donis-Keller, auteur de la première carte génétique intégrale du génome fait partie du comité d’évaluation de la revue, qui, par conséquent, le refuse19. C’est finalement dans Nature que sont publiés les résultats de l’équipe française. Répondant aux objectifs initiaux du département, une nouvelle carte de 2 066 marqueurs est divulguée le 6 juin 1994, tandis que la carte « finale », comprenant 5 264 microsatellites, paraît en mars 1996... C’est plus que les 5 000 initialement prévus. Les cartes génétiques successives, élaborées par Jean Weissenbach et son équipe, sont la véritable réussite de Généthon. Elles se sont révélées être un outil précieux pour l’ensemble de la communauté scientifique. Environ 750 gènes responsables de maladies ont été identifiés grâce à elles et au soutien financier de l’AFM. Jean Weissenbach, entre 1994 et 2004, est le chercheur le plus cité dans les publications scientifiques en génétique et biologie moléculaire, avec pas moins de 21 000 références à son actif.

31La première version de Généthon, Généthon I, touche à sa fin. Elle doit s’achever à la clôture de ses programmes. Dès le printemps 1994, le CEPH, devenu Fondation Jean Dausset-CEPH, se retire de l’association et récupère le programme de cartographie physique. Les statuts de Généthon II sont déposés le 23 février 1995 et paraissent au Journal officiel du 15 mars suivant. Daniel Cohen et Charles Auffray ont déjà quitté la direction scientifique de leurs départements respectifs et Jean Weissenbach reste seul à la barre pour piloter le laboratoire sur le plan scientifique et continuer le travail de localisation et d’identification des gènes de maladies génétiques, entamé depuis la fin de 1990. La parution, le 28 septembre 1995, d’une carte intégrée physique de seconde génération, réalisée conjointement par les chercheurs de la Fondation Jean Dausset-CEPH et l’équipe du laboratoire, clôt ce premier épisode de l’histoire de Généthon. Pour l’AFM, dont l’objectif est de parvenir à soigner ses malades, il faut planifier la suite des recherches désormais possibles grâce aux cartes, qui pourront mener aux thérapeutiques. Généthon va bientôt entrer dans l’ère de « l’après-gène » et des thérapies géniques.

Conclusion, vingt ans plus tard...

32Quel constat peut-on faire de cette aventure qui, vingt ans plus tard, marque encore fortement les esprits ? Malgré les erreurs repérées a posteriori dans les cartes, habitées par les fameuses « chimères » remettant en question l’exactitude de leurs résultats, les travaux menés dans la première moitié des années quatre-vingt-dix à Généthon sont globalement un succès. La réalisation d’une telle infrastructure – totalement inédite à l’époque et tout particulièrement en France – et les méthodes de travail qui y sont instaurées constituent, à elles seules, un véritable bond technologique pour la recherche génomique mondiale et prouvent la légitimité de la création d’un centre unique, consacré à l’élaboration commune et collaborative de tous les types de cartographie. L’avènement d’un tel laboratoire a nécessité des financements considérables et une importante prise de risque, seuls moyens de parvenir à un décryptage massif et rapide du génome humain.

33Alors que les phases d’essais cliniques des biothérapies se poursuivent aujourd’hui et qu’elles apportent leurs premiers résultats positifs chez les malades, les cartes de Généthon – point de départ pour l’identification de gènes impliqués dans les pathologies génétiques et neuromusculaires – restent une étape déterminante de la révolution génétique en marche depuis trente ans, notamment en ce qui concerne les diagnostics pré-natal et pré-implantatoire.

34C’est enfin un épisode glorieux pour la recherche française, qui, pendant quelques années et à l’échelle mondiale, joue un rôle de premier ordre dans le domaine de la génétique. Le « modèle français » incarné par Généthon entre, de manière inattendue, en concurrence avec les laboratoires lancés dans le HGP et remet pour un temps en question la suprématie américaine dans le domaine du décryptage du génome humain.

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Notes

1 CEPH : Centre d’études du polymorphisme humain, laboratoire créé à Paris en 1984 par Jean Dausset.

2 « Visite au CEPH », compte rendu de la visite d’une délégation AFM au CEPH, 24 mars 1988 (Archives AFM-Généthon).

3 Voir, Denis Guthleben, Odile Le Faou, Une course pour la vie. L'AFM et la recherche biologique et médicale, Armand Colin / Le Comité pour l'histoire du CNRS, Paris, 2011, chapitre 4, « Les cartes de Généthon », p.114.

4 Bernard Barataud, Au nom de nos enfants, Édition n°1, Paris, 1992, p.275.

5 Voir, « Le projet Génome. Description, analyse et propositions générales », présentation par Daniel Cohen, juin 1990 (Archives AFM-Généthon).

6 L'AFM finance également la création d'une unité installée dans les nouveaux bâtiments du CEPH et vouée à assurer une mission de service auprès des laboratoires travaillant sur la localisation des gènes impliqués dans différentes pathologies du muscle : l’Ergam (Espace de recherche appliquée aux maladies neuromusculaires).

7 Daniel Cohen, Les gènes de l’espoir, Éditions Robert Laffont, Paris, 1993, p.120.

8 Daniel Cohen, Les gènes de l’espoir, Éditions Robert Laffont, Paris, 1993, p.121.

9 Voir Bertrand Jordan, Voyage au pays des gènes, Les Belles Lettres, Inserm, Paris, 1995, chapitre 6, « Le temple des YACs », p.75.

10 Bertrand Jordan, Voyage au pays des gènes, Les Belles Lettres, Inserm, Paris, 1995, p. 213 ; « Entretien de Jean-Claude Kaplan » par Nicolas Givernaud et Jean-François Picard, 27 mars 2002.

11 Il s'agit de faire migrer dans un gel, grâce à un champ électrique, des fragments d’ADN dénaturé. Afin de faciliter l’analyse de ces fragments d’ADN simple brin grâce à l’emploi de sondes marquées, les molécules d’ADN séparées par électrophorèse sont transférées sur une membrane de nitro-cellulose, d’où le terme de « blot » utilisé qu’on peut traduire par « buvardage ».

12 Le « Multi-Southern-Blotteur, compte rendu de présentation de l’appareil », compte rendu de visite de l’AFM, 15 novembre 1989 (Archives AFM-Généthon).

13 Les contigs sont des séquences d’ADN qui se chevauchent partiellement ; l’identification de ces séquences permet de construire des cartes physiques d’ADN.

14 « Entretien avec Charles Auffray », par Nicolas Givernaud et Jean-François Picard, 14 janvier 2001.

15 Voir, « Quelques chiffres… », Document de la direction générale de Généthon, financement du laboratoire, juin 1993, p.7 (Archives AFM-Généthon) ; « Coût des différents programmes de recherche de Généthon », rapport d’activité 1991-1995 de Généthon, p.6 (Archives AFM-Généthon).

16 Voir, Denis Guthleben, Odile Le Faou, Une course pour la vie. L'AFM et la recherche biologique et médicale, Armand Colin / Le Comité pour l'histoire du CNRS, Paris, 2011, chapitre 3, « Du gène au Téléthon : la charnière », p.96.

17 Voir, « Le programme français de recherche sur les génomes », dépêche AFP, 25 novembre 1992 (Archives AFM-Généthon) : « Les percées françaises obtenues dans le cadre de l'étude du génome humain, saluées mercredi en Conseil des ministres par le président de la République, illustrent le dynamisme des recherches dans ce domaine, en France en particulier [...] ».

18 Voir, discours de Federico Mayor, directeur général de l’Unesco, lors de la séance solennelle du dépôt des 2 000 fragments d’ADNc séquencés à Généthon, 28 octobre 1992 (Archives AFM-Généthon).

19 Voir : « Entretien de Jean Weissenbach » par Nicolas Givernaud et Jean-François Picard, 4 janvier 2002.

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Pour citer cet article

Référence papier

Odile le Faou, « En 2012, les cartes de Généthon ont eu vingt ans », Histoire de la recherche contemporaine, Tome III - N°1 | -1, 83-93.

Référence électronique

Odile le Faou, « En 2012, les cartes de Généthon ont eu vingt ans », Histoire de la recherche contemporaine [En ligne], Tome III - N°1 | 2014, mis en ligne le 15 juin 2016, consulté le 26 avril 2017. URL : http://hrc.revues.org/648 ; DOI : 10.4000/hrc.648

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Auteur

Odile le Faou

Odile Le Faou, titulaire d’un master en histoire et en sciences de l’information et de la communication est attachée de conservation du patrimoine scientifique, technique et naturel. Elle a été chargée du projet "HPG - Histoire du projet génome", au Comité pour l’histoire du CNRS (2010-2011).

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Droits d’auteur

© Comité pour l’histoire du CNRS

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