Christian Bachem

Décoder le génome de la pomme de terre

Christian Bachem, du Départment de Botanique, Wageningen UR, aux Pays-Bas, est coordinateur du Consortium de Séquençage du Génome de la Pomme de terre (PGSC), un réseau international de recherche qui a pour objectif de décoder l'ADN complet de la pomme de terre.

Pourquoi est-il si important de séquencer le génome de la pomme de terre?

«La pomme de terre cultivée est une plante allogame hétérozygote autocompatible, ce qui signifie dans la pratique qu'il lui est impossible de produire de véritables lignées généalogiques et que son amélioration génétique est un processus long et complexe. On calcule que le génome est constitué de beaucoup plus de 40 000 gènes. Le problème c'est que ces gènes ne sont pas organisés en batteries. Le décodage de la séquence complète de l'ADN nous permettra de localiser et d'identifier la codification des gènes des caractères importants, comme la résistance aux maladies et les qualités nutritives, par exemple la qualité de l'amidon et la teneur en protéines et en vitamines. Le séquençage du génome mettra au jour des marqueurs moléculaires que les généticiens pourront utiliser pour accroître l'efficacité et la rapidité de leurs programmes de sélection. À long terme, la séquence complète du génome servira de base pour comprendre le processus biologique qui sous-tend les caractères génétiques complexes, comme le rendement et la qualité.»

Que savons-nous du génome de la pomme de terre?

«La pomme de terre possède 12 chromosomes, chacun mesurant environ 70 millions de paires de base de long, soit en gros le quart de la taille du génome humain. Nous estimons que la séquence complète mesure 840 Mbp [mégapaires de base], soit 840 millions de nucléotides alignés dans un certain ordre pour former les chromosomes de la pomme de terre.»

Comment est organisé le Consortium?

«Le Consortium est constitué d'instituts nationaux de recherche scientifique en Argentine, au Brésil, en Chine, au Chili, aux États-Unis, en Inde, en Irlande, en Nouvelle-Zélande, aux Pays-Bas, en Pologne, au Pérou, en Russie et au Royaume-Uni. Chaque pays associé établira la séquence d'au moins un tiers du chromosome et chaque chromosome a été attribué à un ou deux pays.»

Quelle est la méthode utilisée pour décoder le génome?

«Déchiffrer le code de l'ADN de plus de 800 millions de paires de base est un énorme défi technique et bio-informatique. Au Laboratoire d'Amélioration des Plantes de Wageningen, nous utilisons une méthode novatrice pour établir la carte du génome et organiser une banque de gros morceaux de l'ADN génomique de la pomme de terre appelés "chromosomes artificiels de bactéries", ou BAC, qui sont des fragments du génome complet, plus maniables, comprenant environ 120 000 nucléotides. Pour ce faire, on établit d'abord une carte génétique à très forte densité du génome de la pomme de terre au moyen de marqueurs moléculaires d'ADN. Les marqueurs d'ADN dont on connaît la localisation génétique peuvent alors servir à identifier des groupes de BAC qui se chevauchent et à établir une carte physique.»

Où en est le projet du PGSC?

«En ce moment nous sommes en train d'organiser la banque des BAC de la pomme de terre en une carte ancrée physiquement et génétiquement, ce qui permettra aux autres membres du consortium d'établir la séquence des fragments de chromosome importants. La plupart des associés ont réuni des fonds pour décoder les chromosomes qui leur ont été assignés et ils ont créé un service dédié à cette tâche. Le PGSC a, entre autres initiatives importantes, mis sur pied un programme de formation conjointement avec des pays qui veulent parfaire leurs connaissances. Dans le cadre de cette collaboration, de jeunes scientifiques visiteront nos installations pour se former, par exemple à la bio-informatique. Nous avons établi un accord avec la Chine et le Brésil, et sommes en pourparlers avec d'autres membres du consortium.»

Combien coûtera en tout le projet?

«Le séquençage du génome humain, qui a été terminé en 2003, a coûté en tout 800 millions de dollars environ. Depuis, le coût du séquençage a beaucoup diminué. Nous estimons celui du génome de la pomme de terre à 25 000 millions d'euros environ. Il faudra certainement en prévoir autant pour combler les lacunes et pour la bio-informatique nécessaire à l'assemblage et l'annotation des données. Le coût total pour la communauté internationale se montera certainement à quelque 50 millions d'euros.»

Quelle est la politique du PGSC en ce qui concerne le partage des données sur le génome?

«Notre politique d'information est ouverte. Toutes les informations peuvent circuler librement entre les membres du consortium et l'ensemble de la communauté scientifique. Les données sur la séquence du génome de la pomme de terre sont partagées par les membres du consortium pendant six mois pour effectuer un contrôle de qualité, puis elles tombent dans le domaine public sous forme de tableaux à deux dimensions de nucléotides.»