Texte de la 356e conférence de l’Université de tous les savoirs donnée le 21 décembre 2000.
Les nouvelles technologies en recherche biologique
Par Christophe Thurieau

Introduction
Un médicament contient une ou plusieurs molécules actives qui, administré à l’homme, provoque des modifications d’un état précédemment pathologique ou normal. Le concept de la clef et de la serrure, selon lequel un médicament actif se lie spécifiquement à une cible biologique, est ancien, et lié à Emile Fisher en 1894. Il a fallut attendre les années 60 pour que ce modèle soit enfin appliqué de façon remarquable par le pharmacologue britannique Sir James Black (devenu depuis prix Nobel). En effet, à partir de ses observations, notamment, en partant du constat que l’adrénaline, hormone surrénalienne déjà identifiée avait sur le cœur 2 catégories d’effets parfaitement distinctes, dits ? et ?, il a émis l’hypothèse que ces effets résultaient très probablement de l’action sur des récepteurs spécifiques et différents. De ces recherches, sont nés le premier ?-bloquant (anti-hypertenseur) et plus tard le premier anti-H2, la cimétidine, apport majeur au traitement des ulcères gastro-duodénaux. Dès lors une approche réellement rationnelle de la mise au point du médicament s’est établie.

Avec les progrès de la biologie cellulaire, incluant notamment la culture de lignées cellulaire et l’application du concept clef serrure, des techniques d’évaluation du niveau d’association d’un ligand avec sa cible (un récepteur ou une enzyme) dites techniques de binding (ou tests de liaison) ont pu être réalisées et permettre ainsi d’identifier des composés chimiques lorsque ceux-ci empêchent la fixation du ligand naturel.
Cependant, le point de départ de la recherche pharmaceutique a toujours été la connaissance d’un ligand (clef), qu’elle soit issue d’un produit naturel, ou qu’elle soit le résultat d’une synthèse chimique, la cible étant soit inconnue, soit identifiée tardivement dans le développement, voire après celui-ci. Aujourd’hui, les méthodes biotechnologiques permettent l’inversion de ce processus, en identifiant souvent les cibles avant même que soit connu le ligand naturel qui y est attaché. Cette approche nécessite la mise en place de concepts et d’instruments entièrement nouveaux.
En effet, les avancées scientifiques et techniques considérables de ces dernières années en biologie moléculaire, biologie cellulaire et biochimie permettent de découvrir un grand nombre de composants biologiques nouveaux dont la fonction physiologique n’est pas connue. La découverte de ces nouvelles entités biologiques génère de nouvelles cibles ou pistes potentielles de recherche.
Ces technologies innovantes, devenues progressivement disponibles depuis le début des années 90, sont en train de révolutionner les processus de découverte en biologie et en conséquence les stratégies de recherche de nouveaux médicaments.
La nouvelle stratégie de découverte des médicaments.
L’accès à ces données, l’identification de la fonction de ces acteurs bio-moléculaires fait appel aujourd’hui à un panel de technologies nouvelles résultant du mariage de techniques propres à l’informatique, la chimie, la microélectronique et de la bio-robotique.

La génomique
La génomique peut être définie comme la discipline dédiée à l’identification de l’ensemble des gènes du patrimoine génétique (le génome) et à l’élucidation de leur fonction. On parle aujourd’hui de génomique structurale (connaissance de la séquence des gènes) et de génomique fonctionnelle (analyse de la fonction). Le challenge est énorme car il s’agit de pouvoir comprendre l’organisation et la fonction de plus de 100 000 gènes et plus encore de déterminer comment les produits de ces gènes que sont les protéines interagissent pour assurer le fonctionnement d’une cellule.
Pour traiter cette augmentation exponentielle et complexe de données, des technologies révolutionnaires, les puces ADN, sont développées (Figure 1). L’étude de la dynamique de la cellule et du génome impose en effet de pouvoir analyser simultanément un mélange complexe de plusieurs dizaines de milliers de gènes dont les niveaux d’expression varient de 1 à 10 000 transcrits (ARNm) par cellule. Les puces à ADN résultent de la combinaison des techniques de miniaturisation propres à la microélectronique, de la chimie, de la biologie moléculaire et de l’informatique.
Figure 1 Les puces à ADN- Analyse de l’expression d’un grand nombre de séquences.
La puce ADN est constituée d’un réseau dense et régulier de micro surfaces, les unités d’hybridation (UH) gravées sur un support plan. Chaque UH est greffée avec des molécules simple brin d’ADN. Le rôle de chaque UH est de reconnaître, dans un mélange appliqué sur la surface de la puce, une séquence particulière, par réaction d’hybridation entre séquences complémentaires (base de la biologie moléculaire). Les molécules greffées sur la puce constituent les sondes et les ADN en solution, marqués par exemple par fluorescence, sont les cibles. A l’issue de chaque réaction d’hybridation, les signaux émis sur chaque UH sont mesurés et analysés. Le traitement des données d’intensité permet l’évaluation de la concentration des cibles cellulaires. Les plus hautes densités réalisées à ce jour sont d’environ 105 à 106 UH/cm2 (UH de 30 à 10 ?m de côté) et sont adaptées à la quantification de l’expression d’un grand nombre des gènes d’un type cellulaire donné (10 000 à 50 000 gènes exprimés). Les applications actuelles (séquençage du génome, analyse des transcrits, criblage de mutations) sont déjà révélatrices des immenses potentialités des puces ADN et de l’avenir promis à ces technologies.
Des applications futures très prometteuses verront très probablement le jour avec principalement :
- Études sur la diversité génétique humaine et l’histoire des migrations des populations.
- Recherche accélérée dans les maladies d’origine génétique ; Etudes d’association et recherche de facteurs de risques
- Analyses du spectre d’action de nouveaux médicaments (potentiel thérapeutique, effets secondaires, définition des doses, diagnostic…).
La génomique a permis l’éclosion de nouvelles disciplines dont la pharmacogénétique, étude des variations héréditaires de la réponse aux médicaments en terme d’efficacité et de toxicité. De grands programmes de pharmacogénomique sont aujourd’hui engagés, ayant pour objectif de différencier des populations d’individus répondeurs ou non répondeurs à un médicament. Cette nouvelle discipline nécessite le recours à une carte physique ultra fine du génome humain. La recherche de populations « génétiquement homogènes » est un enjeu majeur qui donnera un avantage compétitif considérable dans l’établissement d’une telle carte.

La Protéomique
Le développement des techniques de purification et d’analyses biochimiques permettent aujourd’hui d’envisager l’étude des produits des gènes que sont les protéines (Figure 2).
Figure 2 : La Protéomique- Séparation et identification des protéines cellulaires.
Il s’agit de pouvoir développer des cartographies de ces acteurs moléculaires au sein de la cellule. Les protéines contenues dans un extrait cellulaire sont séparées selon leur poids moléculaire et leur charge nette globale par électrophorèse bidimensionnelle. L’identification de ces protéines est réalisée par élution de celles-ci des gels d’électrophorèses, digestion enzymatique et analyse en spectrométrie de masse des fragments obtenus. Une comparaison des spectres obtenus avec des banques de données spectrales permet de déterminer si ces protéines sont connues.
Une image de la « population » protéique en réponse à un état cellulaire déterminé, est ainsi obtenue. Il est possible de réaliser et de comparer un grand nombre de ces cartes dans le but de repérer, et de lier une production anormale de certaines protéines à une situation pathologique.
La chimie combinatoire

Avant l’ère de la chimie combinatoire, les capacités de synthèses chimiques étaient limitées à une ou quelques molécules par semaine pour un chimiste, alors que pour obtenir un médicament candidat, il fallait disposer de plusieurs dizaines voire centaines d’analogues de la molécule active de départ.
La chimie combinatoire consiste à synthétiser en parallèle, et par des moyens très automatisés, des familles de produits ou chimiothèques (libraries), construites par assemblage de blocs de construction (building blocks pour les Anglo-saxons) ou monomères qui portent des fonctionnalités chimiques qui vont interagir avec la cible. Ces techniques permettent de générer un grand nombre de molécules et d’augmenter considérablement leur diversité.
Cette approche peut être comparée à un immense jeu de cubes, de couleurs et de tailles différentes. Chacun de ces cubes est disponible en quantité infinie et le joueur effectue, une multitude de combinaisons entre ces cubes. Parmi l'ensemble des combinaisons possibles, il retiendra la construction conforme à un objectif déterminé. Le joueur éliminera toutes les autres constructions inutiles. En prenant par exemple comme cubes des acides aminés, naturels ou artificiels, avec 20 éléments de base, les possibilités de combinaisons sont égales à 20n, n étant le nombre d'acides aminés de la construction, autrement dit, de la molécule. Pour une molécule constituée de 2 acides aminés, le nombre de possibilités d'organiser ces 20 acides aminés est de 20 x 20. Si c'est une molécule de 3 acides aminés, ce nombre passe à 20 x 20 x 20 etc.… A la différence du jeu de cubes, en laboratoire, la synthèse automatisée et systématique d'un grand nombre de molécules est réalisée en parallèle et en simultané. Les molécules ainsi construites, ainsi « synthétisées », sont toutes conservées dans des bibliothèques chimiques, ou « chimiothèques ». Chaque molécule, chaque « construction », est ensuite testée vis à vis de cibles biologiques (enzymes, hormones, récepteurs membranaires…) à l’aide de systèmes robotiques de mesure ultrarapide, appelé « criblage à haut débit ».
Le champ d’application de la chimie combinatoire s’étend d’ores et déjà au-delà du domaine des sciences de la vie. En chimie minérale, des banques combinatoire d’oxydes mixtes ont été réalisées, et ont permis de découvrir des composés magnéto résistants et supraconducteurs entièrement nouveaux.
Le criblage pharmacologique à haut rendement

Le criblage systématique de molécules d’origines diverses (chimie de synthèse, produits naturels, micro-organismes…) sur des cibles biologiques a toujours constitué une approche de choix utilisée par l’industrie pharmaceutique dans la découverte de nouveaux médicaments. De nombreux médicaments comme l’anticancéreux « Taxol », l’immunosuppresseur « Cyclosporin » ou l’antihyperlipidémiant « Sinvastatin » illustrent les succès obtenus par cette approche.
Les développements récents de la chimie combinatoire générant un nombre important de molécules avec un haut degré de diversité structurale et les progrès en robotique et en informatique scientifique, ont placé les techniques de criblage à haut rendement (HTS pour High Throughput Screening) au centre du procédé de découverte de molécules actives sur ces nouvelles cibles.
Les tests biologiques, mis au point à partir de la cible identifiée, ont ainsi évolué dans des formats permettant la mesure rapide d’activité de quelques milliers de molécules par jour au milieu des années 1990 à plusieurs dizaines de milliers par jour aujourd’hui.
Cette augmentation importante des capacités de tests est liée à une progression très rapide de la miniaturisation des technologies de détection et de prélèvement de liquide qui permettent d’assurer la manipulation avec reproductibilité de volumes de l’ordre du millionième de litre.
Figure 3 : Plate forme robotique de test biologique à haut débit
Ce criblage à haut rendement n’est possible que par la mise en place d’un laboratoire faisant appel aux derniers développements de la robotique et de l’informatique (Figure 3). L’unité de base de travail du système est une plaque de microtitration qui suivant la configuration permet le test de 96 à 1034 produits de façon simultanée.
Le protocole correspondant au test à effectuer est programmé grâce à un logiciel spécialement développé. Chaque étape de ce protocole est apprise par le système et la localisation précise et l’accessibilité des différents appareils est définie pour le bras robotique. Ces systèmes effectuent les tâches répétitives d’un test biologique comme la distribution des réactifs et des composants biologiques, les incubations, la filtration le séchage, et la lecture des résultats et assure le débit de plusieurs milliers de mesures par jour sur une cible biologique sélectionnée. Grâce à un outil informatique puissant l’analyse du flux très important d’informations provenant de ces programmes de criblage permet d’établir des corrélations rapides entre structures chimiques et activité biologiques.
Les molécules actives ainsi identifiées lors de ces premiers tests sont utilisées comme modèle pour concevoir et synthétiser de nouvelles familles de molécules plus actives et plus sélectives pour la cible biologique considérée. Cette approche itérative est effectuée jusqu’à l’obtention de composés ayant le profil d’activité recherché. L’objectif est d’identifier rapidement un candidat médicament qui pourra être testé sur des espèces animales et éventuellement lors d’essais cliniques chez l’homme.
Les technologies de test à haut débit sont en pleine évolution et aujourd’hui elles s’étendent à des domaines de complexité croissante. En effet, l’objectif est de pouvoir réaliser des mesures d’activités d’une même molécule sur différents paramètres cellulaires avec la même rapidité et reproductibilité que sur des composants biologiques isolés comme les récepteurs et les enzymes. Ces techniques sont basées sur de l’application des marqueurs de fluorescences dans les tests biologiques et sur le développement d’algorithmes de traitement d’image. En réponse à des stimuli particuliers plusieurs mécanismes intracellulaires peuvent être analysés comme l’internalisation de récepteurs, le trafic intracellulaire, l’activation de certains gènes et bien sur la viabilité et la motilité cellulaire.

Conclusion
Les informations provenant des programmes de séquençage du génome humain nous permettent de prédire que celui ci est composé de 100 000 à 120 000 gènes. L’identification de la structure et de la fonction de ces gènes représente un challenge sans précédent. De l’étude de leur structure et de leur fonction pourront naître 5 000 à 10 000 nouvelles cibles biologiques potentielles pour le développement de futurs agents thérapeutiques. C’est pour pouvoir relever ce défi, que les laboratoires de recherche s’emploient à développer et à mettre en place un grand nombre de technologies innovantes.

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Paris, 16 février 2015

Comment se forment les vertébrés ?

Un mécanisme physique simple, assimilable à un jeu de « pliages », permet de passer en une seule étape d'une masse de cellules informe à un embryon organisé selon le plan d'ensemble des vertébrés. Telle est la principale conclusion des travaux d'une équipe rassemblant des physiciens du Laboratoire matière et systèmes complexes (CNRS/Université Paris Diderot) et un biologiste du Laboratoire de biologie du développement (CNRS/UPMC). Grâce à des observations microscopiques et à des expériences de micromécanique, ils ont découvert que le patron guidant ces repliements est présent dès les premières étapes du développement. C'est le long de discontinuités entre domaines de cellules aux propriétés différentes que se formeront les plis donnant sa forme à l'animal. Ces travaux permettent de mieux comprendre le mécanisme de formation des vertébrés, et donc la façon dont ils sont apparus lors de l'évolution. Ils sont publiés sur le site de la revue European Physical Journal E, le 12 février 2015.
Comment l'évolution a-t-elle fabriqué une structure aussi complexe qu'un vertébré, organisé selon un axe antéro-postérieur, marqué dorsalement par le système nerveux, par le tube digestif du côté ventral, et présentant une symétrie droite-gauche presque parfaite ? Et comment, lors du développement embryonnaire, passe-t-on d'une masse de cellules ronde à un embryon organisé ? En travaillant sur des embryons de poulet, une équipe rassemblant physiciens et biologiste est parvenue à expliquer cette transition par un mécanisme physique assez simple.

Les chercheurs ont travaillé sur l'embryon de poulet car il est, à ce stade du développement, le modèle le plus proche de l'embryon humain. De plus, sa structure plane (un disque) facilite l'observation et la modélisation des mouvements de cellules. Cet embryon est formé de quatre anneaux concentriques. Au microscope, chaque anneau apparaît comme un ensemble de cellules de taille homogène, la taille de ces cellules augmentant du centre vers les anneaux périphériques, avec une variation « en marches d'escalier » d'un anneau à l'autre1. Non seulement ces domaines cellulaires formeront des tissus différents (nerveux, musculaire, digestif…) mais, comme l'ont découvert les scientifiques en filmant le développement de l'embryon, c'est aussi à la frontière entre deux anneaux successifs que l'embryon se plie systématiquement, dès le 2e jour de son développement. De ces plis résulte une forme en trois dimensions, typique des vertébrés.

En mesurant la rigidité des tissus, les chercheurs ont ensuite confirmé que ces frontières entre domaines cellulaires constituent de véritables discontinuités. La rigidité est d'autant plus importante que les cellules sont petites, vers le centre de l'embryon. Ainsi, dès qu'une force adéquate est appliquée, les régions périphériques plus molles (les flancs) s'enroulent « naturellement » autour de la région centrale, plus dure (le futur système nerveux central). La force en question est générée par la migration de certaines cellules, qui allonge l'embryon.

Ainsi, ces travaux proposent une explication pour coupler la différenciation des cellules et la morphogénèse (l'acquisition par l'embryon de sa forme), de sorte qu'un animal bien formé, ayant des territoires aux fonctions différentes et physiquement séparés, émerge « naturellement ». La compréhension de ce processus comble un vide conceptuel entre une masse informe de cellules et un « archétype d'animal », et aide à mieux comprendre comment les vertébrés ont émergé au cours de l'évolution.

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Un test génétique autorisé aux Etats-Unis sans prescription médicale

Pour la première fois, la vente directe au public d’un test génétique de diagnostic médical a été approuvée aux Etats-Unis. Mais la société californienne 23andme ne peut commercialiser son kit que pour le dépistage d'une maladie très rare, le syndrome de Bloom.

GÉNOMIQUE. La Food and Drug Administration (FDA), l’agence fédérale qui réglemente médicaments et traitements médicaux aux États-Unis, vient de donner son feu vert à la société californienne 23andme.  Leader du marché de l’analyse génomique grand public, cette dernière peut désormais proposer à ses clients un test concernant une maladie génétique sans qu’il leur soit nécessaire d’obtenir une prescription médicale. C’est la première fois qu’une telle autorisation est donnée par les autorités de santé américaines et elle fait suite à une polémique qui a éclaté en 2012 entre l'organisme et le société.
Créée en 2006  par Anne Wojcicki  - qui n’est autre que l’épouse de Sergey Brin, le co-fondateur de Google -, 23andme proposait en 2012 à ses clients pour une centaine de dollars une analyse de leur ADN à partir d’un échantillon de salive. (Les prix avaient énormément chuté depuis le début - de 999 dollars à 499, puis à 99 - en raison des progrès des technologies de lecture de l'ADN). Quiconque le souhaitait pouvait ainsi connaître sa disposition génétique à un certain nombre de maladies (cancer, Alzheimer, maladies cardiovasculaires, diabètes, etc.), et obtenir des informations sur ses ancêtres lointains. Des milliers de ces kits avaient été achetés par des particuliers via Internet dans le monde. Les résultats de cette analyse génomique comportaient une interprétation des données brutes fondée sur les plus récents résultats de la recherche, mais ils n’étaient pas pour autant considérés comme des tests de diagnostic génétique. 23andme expliquait cependant que ses clients pouvaient ensuite partager ces éléments avec le médecin de leur choix pour obtenir, s’ils l’estimaient nécessaire, des compléments d’information. Sciences et Avenir avait alors publié un reportage rendant compte de l’une de ces expériences. Puisque la commercialisation de ce kit - réalisée également par Internet – était "essentiellement informative" et "destinée à la recherche et à l’enseignement" selon 23andme, elle n’exigeait donc aux Etats-Unis aucune autorisation formelle des autorités de santé. 23andme précisait cependant sur son site que son kit n’avait pas été officiellement validé par la FDA.
Un kit de diagnostic génétique médical ?
Mais en 2012, 23andme a décidé de soumettre à la FDA une demande visant à transformer son produit en un kit de diagnostic génétique médical. Non convaincue par les preuves de qualité présentées par la société, la FDA s’y est opposé, argumentant que ce type d’information médicale, trop complexe à interpréter, ne devait pas être directement accessible aux consommateurs. D’autant que la découverte potentielle de gènes de prédisposition à des risques de maladies génétiques graves, voire incurables, comportait des risques psychologiques importants pour les personnes concernées. Elle interdisait ainsi à 23andme de continuer à révéler ces informations à ses clients, l’entreprise se pliant à cette exigence. A partir de novembre 2013, elle a donc cessé de fournir des services d’interprétation de généalogie génétique mais a continué tout de même à donner, à ses nouveaux clients, l’accès à l’ensemble de leurs résultats génétiques "bruts". Comme ceux-ci n’étaient plus accompagnés d’une interprétation en termes de risques personnels, le non-spécialiste n’avait donc plus moyen de connaître les "secrets" sur sa santé inscrits dans ses gènes. À l’époque, certains spécialistes américains avaient critiqué la position de la FDA, argumentant que les risques psychologiques liés au fait de connaître sa propension génétique à telle ou telle maladie n’étaient pas aussi grands que le prétendait la FDA.
Le potentiel de fournir aux gens des informations sur des mutations dont ils sont porteurs et qu’ils pourraient transmettre à leurs enfants"
Mais après plusieurs mois de négociations avec 23andme, la FDA vient donc – contre toute attente – de faire volte-face. Elle autorise donc désormais l’entreprise américaine à communiquer à ses clients des éléments de prédisposition concernant une maladie génétique extrêmement rare, appelée syndrome de Bloom (lire encadré ci-dessous). Après des tests vérifiant la validité et la fiabilité du kit – ainsi qu’une évaluation de la compréhension des instructions et des résultats du test auprès d’un échantillon représentatif de la population américaine –, l’agence fédérale considère en effet désormais que ce celui-ci "a le potentiel de fournir aux gens des informations sur des mutations dont ils sont porteurs et qu’ils pourraient transmettre à leurs enfants" indique-t-elle dans son communiqué. Elle ouvre même la voie à d’autres autorisations potentielles à venir, arguant que "dans beaucoup d’autres situations de ce type, les consommateurs ne devraient pas avoir besoin de passer par un médecin pour accéder directement à leur information génétique personnelle" et savoir ainsi s’ils sont ou non porteurs d’un défaut génétique héréditaire. Elle révèle ainsi son intention d’exempter ce type de test, dans un futur proche, de la nécessité d’obtenir une autorisation préalable auprès des autorités de santé.
Qu’est-ce que le syndrome de Bloom ?

Le syndrome de Bloom est une maladie héréditaire extrêmement rare, due à des mutations au niveau d’un gène appelé BLM. Son mode de transmission est dit « autosomique récessif », ce qui signifie qu’il faut hériter deux copies du gène défectueux (l’un de son père, l’autre de sa mère) pour développer la maladie. Les porteurs d’une seule copie mutée ne sont pas affectés, mais si un couple de porteurs a des enfants, ceux-ci ont 25% de risque d’être atteints du syndrome de Bloom. Découverte et décrite en 1954 par David Bloom, dermatologue new-yorkais, le syndrome survient parce que les mutations du gène BLM conduisent à la formation anormale de certaines protéines appelées hélicases. Or, ces protéines sont impliquées dans des processus cellulaires cruciaux.

Seuls quelques 300 cas ont été documentés jusqu’à présent à travers le monde, dont 25% chez des personnes d’origine juive ashkénaze, en raison probablement du niveau élevé d’endogamie au sein de ces populations au cours de leur histoire.  Le syndrome de Bloom se caractérise par une forte prédisposition à développer « de multiples cancers très tôt dans la vie, tout comme des infections récurrentes, des maladies pulmonaires chroniques, des dépigmentations cutanées et le diabète » de l’adulte, peut-on lire sur le site www.23andme.com. Les victimes de la maladie sont habituellement de petite taille – ce qui reste un des mystères de ce syndrome.  Le test développé par 23andme ne détecte qu’une mutation particulière du gène BLM, appelée BLM-Ash, qui est responsable pour la majorité des cas de syndrome de Bloom chez les Ashkénazes..
Le revirement de la FDA
Pourquoi un tel revirement ? La FDA n’avait approuvé jusqu’ici qu’une poignée de tests de dépistage de maladies spécifiques. Or, comme l’explique la revue scientifique Nature, le nombre de test génétiques aujourd’hui possibles est devenu astronomique – et la FDA "ne peut plus continuer à appliquer l’approche laborieuse qu’elle a utilisé jusqu’à présent" pour approuver ce genre de tests. Elle affirme ne pouvoir plus s’assurer que de la qualité des dispositifs utilisés et du sérieux des entreprises qui les réalisent. Dans cette perspective de libéralisation, le kit de détection de prédisposition au syndrome de Bloom, dont elle vient d’accorder le droit de commercialisation à 23andme, est en fait "ballon d’essai", puisqu’il s’agit en fait d’une maladie extrêmement rare, dont on connaît la cause génétique. En outre, comme il s’agit de dépister des porteurs sains et adultes de la mutation génétique concernée, le risque ne concerne pas directement les personnes testées, mais leur éventuelle descendance.
Anne Wojcicki , patronne de 23andme, s’est dite bien sûr satisfaite de cette décision dans une lettre adressée à ses clients le 19 février. "Il s’agit d’un important premier pas vers l’accomplissement de notre compromis de redonner aux consommateurs américains l’accès à leurs bilans génétiques de santé. Cela nous fournit également un cadre légal pour la présentation de futures demandes."
Rappelons qu’en France, la législation en vigueur (Arrêté du 27 mai 2013 "définissant les règles de bonnes pratiques applicables à l'examen des caractéristiques génétiques d'une personne à des fins médicales") interdit à une entreprise de proposer ce type de tests directement aux consommateurs. Le dépistage génétique ne peut être prescrit que par un médecin agréé, concernant la maladie spécifique pour laquelle la personne à tester présente un risque, et réalisé par des laboratoires autorisés. Mais, en France comme ailleurs, chacun a accès, via Internet, aux services de 23andme et de ses nombreux concurrents…
Par Ana Gerschenfeld

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Une bactérie mutante d'Escherichia coli devient géante

Deux chercheurs ont mis en évidence une souche d'Escherichia coli qui peut grandir sans se diviser et atteindre les trois quarts d'un millimètre, soit 750 fois sa taille normale. Ces bactéries filamenteuses pourraient trouver des applications industrielles ou aider à comprendre certaines bactéries pathogènes.
Le 27/02/2015 à 15:39 - Par Marie-Céline Jacquier, Futura-Sciences

Habituellement, une bactérie Escherichia coli mesure 1 à 2 µm. Lors de sa croissance, la cellule grandit jusqu’à ce que sa taille double puis elle se divise en deux. Si la division cellulaire est bloquée, la bactérie peut continuer à grandir. Mais généralement ces cellules meurent en quelques heures car les mutations qui bloquent la division cellulaire ont un impact sur d’autres aspects essentiels à la physiologie bactérienne.
Ici, deux chercheurs de l’université Concordia à Montréal, au Canada, ont isolé un mutant chez qui les processus physiologiques autres que la division ne semblaient pas affectés. En conséquence, les cellules continuaient simplement à s’allonger, jusqu’à atteindre trois quarts d'un millimètre, soit 750 fois la taille normale d'une bactérie E. coli. Le matériel cellulaire se répartissait tout le long de la bactérie.
Dans leur étude parue dans la revue Journal of Bacteriology, les deux chercheurs décrivent ce mutant qui produit des cellules exceptionnellement longues sur un milieu de culture Luria Broth. Les cellules étaient capables de métabolisme, s’allongeaient rapidement, fabriquaient de l’ADN… Il ne leur manquait que la capacité à se diviser ! Le mutant était donc viable à des tailles où les cellules ne survivent généralement pas plus de quelques heures.


Un outil pour l’étude des bactéries ou pour l’industrie
Les raisons pour lesquelles ce mutant ne se divise pas ne sont pas totalement élucidées. Cependant, d’après Ziad El-Haji, principal auteur de l’article, le mutant comportait des niveaux réduits de FtsZ, une protéine essentielle à la division cellulaire. FtsZ se polymérise sous forme de filaments qui se regroupent et forment l'anneau Z qui pince la membrane de la bactérie pour permettre la division cellulaire.
Lorsque les chercheurs permettaient à nouveau aux cellules géantes de se diviser, celles-ci formaient des boucles en différents points avant la division. Ensuite, elles se divisaient au niveau de ces boucles ou à proximité. L’augmentation de la quantité de FtsZ permettait de restaurer la division cellulaire.
Le mutant isolé par les chercheurs pourrait devenir un outil pour étudier la physiologie d’E. coli sur des aspects parfois difficiles à explorer dans de petites cellules. Ces longues bactéries pourraient aussi aider à mieux comprendre les bactéries pathogènes et servir à extraire du cytoplasme. Enfin, cette recherche pourrait trouver des applications pour fabriquer des tubes. Comme le suggère le chercheur, de nouveaux tubes industriels à l’interface de la biologie, de la science des matériaux et des nanotechnologies pourraient être produits à partir des parois cellulaires d’E. coli géante.

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