Fonderie de génomes: vers l’accélération des découvertes

Le titulaire de la chaire de recherche en génie microbien et en biologie synthétique de l’Université Concordia, Vincent Martin
Photo: Marie-France Coallier Le Devoir Le titulaire de la chaire de recherche en génie microbien et en biologie synthétique de l’Université Concordia, Vincent Martin

Des robots s’activent, des pipettes aspirent quelques microlitres d’ADN, les déplacent, puis les déversent dans des éprouvettes. Et les robots recommencent, encore et encore. « C’est comme une danse », mais savamment contrôlée, illustre Vincent Martin, titulaire de la chaire de recherche en génie microbien et en biologie synthétique de l’Université Concordia. Depuis 2017, l’institution montréalaise accueille la première fonderie de génomes au Canada, une plateforme technologique qui permet d’accélérer la vitesse des découvertes.

Et les possibilités sont énormes. « On construit des génomes », explique le professeur de biologie. Les applications sont multiples, voire étourdissantes : pour la santé humaine, la protection de l’environnement, l’agriculture. « Une construction, ça peut être de petites modifications simples effectuées dans un génome ou on peut réécrire complètement un génome en faisant des modifications beaucoup plus complexes. »

La fonderie de génomes fonctionne comme une fonderie de métal, illustre Vincent Martin, également codirecteur du Centre de biologie synthétique appliquée de Concordia. « Mais le matériel qu’on utilise, c’est l’ADN plutôt que le métal. » L’ADN est présent dans tous les organismes vivants, rappelle-t-il. « C’est le lien qui nous unit tous. »

Une méthode inspirée du génie

Pour construire des génomes, les biologistes s’inspirent du génie. « Les ingénieurs font un design de ce qu’ils veulent construire, puis ils le construisent et le testent. Lorsqu’ils trouvent des défauts, ils retournent au design et recommencent le cycle. »

La même méthode est ici reproduite… mais cette fois, avec de l’ADN et des organismes vivants. « À partir du moment où on peut lire toute la séquence de l’ADN du génome, on peut poser une question : si on modifie le génome de telle manière, mon hypothèse est que ceci va arriver. On fait la construction, on modifie le génome et on vérifie en se demandant si les conséquences auxquelles on s’attendait sont vraiment ce qui est arrivé. Si ce n’est pas le cas, on retourne au design. »

Car la meilleure façon de comprendre comment un génome fonctionne, c’est en le modifiant et en regardant les conséquences qui en découlent, explique Vincent Martin. Grâce à la fonderie de génomes, qui robotise ces manipulations, les modifications peuvent désormais se faire à grande échelle, de manière extrêmement précise et rapide. Et la recherche peut progresser beaucoup plus rapidement.

Il y a quelques années à peine, un tel processus de création de génomes relevait de l’impossible, rappelle Vincent Martin. « C’était trop complexe et ça demandait trop de manipulations. »

Aujourd’hui, de nouvelles hypothèses peuvent être testées et des questions plus complexes peuvent être posées. Des idées, qui relevaient du rêve il n’y a pas si longtemps encore, peuvent désormais être explorées. Toute la communauté canadienne de chercheurs — et non seulement ceux de Concordia — a accès à cette nouvelle plateforme technologique. Une quinzaine de fonderies du genre existent dans le monde.

On est toujours accompagnés par des chercheurs en éthique qui nous conseillent, nous aident à vulgariser les connaissances pour que la population comprenne ce qui se passe et pour mettre certaines limites

Parmi les projets en marche à la fonderie de Concordia, plusieurs ont trait à la protection de l’environnement.

« Il y a beaucoup de pollution dans l’environnement qui n’est pas naturelle, qui provient de molécules produites par l’humain », détaille Vincent Martin. Les micro-organismes capables de dégrader cette pollution de manière naturelle sont très peu performants ou encore carrément inexistants.

Une équipe de chercheurs s’attelle donc à développer en laboratoire ce micro-organisme qui serait capable de s’attaquer au pétrole et le biodégrader. « Il y aurait aussi moyen de penser à développer un organisme non naturel qui serait capable de s’attaquer au plastique », ajoute Vincent Martin.

L’énorme potentiel que représentent les cellules souches est également étudié à la fonderie. « La communauté canadienne de chercheurs est vraiment désireuse de pousser les connaissances dans cette direction et vient à Concordia travailler avec nous », s’enthousiasme le chercheur.

Éthique

Le potentiel pour le développement de la recherche est donc énorme, mais ces avancées comportent également leur lot de craintes. « Ce qu’on fait, c’est de la modification de génomes, ce sont des organismes modifiés de façon génétique », appuie le chercheur.

« On a toujours l’aspect sécurité dans le laboratoire. On est toujours accompagnés par des chercheurs en éthique qui nous conseillent, nous aident à vulgariser les connaissances pour que la population comprenne ce qui se passe et pour mettre certaines limites », souligne Vincent Martin.

Ce contenu est réalisé en collaboration avec l’Université Concordia.