Mieux comprendre et soigner le corps humain à partir d’une cellule unique

Il y a deux ans, lorsque le mathématicien et biologiste Eric Lander se trouvait en Israël pour une réunion innovatrice de chercheurs et étudiants, il a décrit au Times of Israel comment les scientifiques ont achevé le séquençage du génome humain – la « Liste des pièces » d’une personne – et travaillent désormais sur le « diagramme câblé », établissant la façon dont ces parties travaillent ensemble.

De retour en Israël récemment pour la troisième conférence annuelle de son Broad Institute, Lander s’enthousiasme du rythme « incroyable » auquel la science a évolué depuis sa dernière visite, surtout dans l’étude des cellules individuelles – ce qu’il appelle « la nouvelle génomique ».

Lander, qui est l’un des pères fondateurs du Human Genome Project, a consacré son travail à la compréhension de ce qui nous permet – et empêche – de vivre.

Pour souligner l’importance de ce travail pour nous tous, j’ai intitulé mon interview de 2013 avec lui, « Le travail de cet homme va changer votre vie ». Ce qui a été découvert ces deux dernières années, dit-il aujourd’hui, est une capacité croissante à identifier de quoi nous, humains, sommes faits au niveau le plus fondamental – au niveau d’une unique cellule – ; il en résulte des avantages potentiellement extraordinaires pour comprendre, observer et traiter les maladies qui nous affligent.

Lander, 58 ans, est le directeur et fondateur du Broad Institute de Harvard et du MIT. Il se consacre à l’utilisation de la recherche sur le génome humain en médecine.

Il était de retour en Israël pour le “Third Annual Broad-Israel Science Foundation (ISF) Cell Circuits Symposium” – qui a réuni des experts et des étudiants du Broad Institute, de Harvard, et d’universités israéliennes autour de la recherche sur le génome humain et ses applications en médecine.

Eric Lander (Crédit : Tony Cenicola/The New York Times)

Le partenariat Broad-Israël encourage une alliance israélienne et américaine dans un nombre croissant de projets conjoints, tous conçus pour accélérer nos avancées dans le combat contre le cancer, l’Alzheimer, le diabète et d’autres maladies.

Expliquant les progrès rapides de la recherche en cellule unique, Lander explique qu’il y a deux ans, les scientifiques ne disposaient que d’ « une image de basse résolution pixelisée » de notre structure cellulaire. Ils ne savaient pas vraiment combien de types de cellules se trouvent dans le corps, et ne pouvaient identifier les différences entre eux.

« Dans le passé, nous avions une sorte de grande image mélangée, un ’smoothie’« , dit Lander, qui utilise une métaphore pour éclairer le non-expert que je suis.

« Maintenant, grâce à de nouvelles techniques de laboratoire et aux progrès dans le séquençage de l’ADN, nous avons la possibilité d’étudier des cellules individuelles. Les gens passaient 40 ans à travailler pour identifier les cellules de la rétine, à l’arrière de l’œil, dit-il en guise d’exemple. Maintenant, vous pouvez le faire en un après-midi. »

Et en quoi cela nous intéresse-t-il ? Lander affirme que « la capacité d’effectuer une analyse unicellulaire, pour obtenir les identités et les états de chacune des cellules, est une vraie révolution dans ce domaine. C’est l’équivalent d’un nouveau microscope étonnant »- un microscope qui offre un potentiel remarquable pour améliorer notre santé.

Des cellules cancéreuses humaines avec des noyaux (spécifiquement l’ADN) colorées en bleu. La cellule centrale et de droite sont en interphase, de sorte que les noyaux entiers sont marqués. La cellule sur la gauche passe par mitose et son ADN est condensée. (Crédit : TenOfAllTrades / Wikipedia)

Par exemple ? Dans les temps anciens – c’est-à-dire jusqu’à il y a quelques années – les scientifiques luttaient pour comprendre ce qui constituait une tumeur. Quelles sont les caractéristiques génétiques communes des tumeurs ? Comment les tumeurs peuvent-elles être traitées plus efficacement ? « Maintenant, nous pouvons voir les points communs, les types de cellules, les proportions, la logique. Cela a des implications majeures pour notre santé. »

« Vous voulez tuer une tumeur ? Eh bien, peut-être nos traitements ne fonctionnent-ils que sur un type de cellule. Nous étions aveugles à cela. Maintenant, nous pouvons tester un traitement sur différents types de cellules. »

Le nouveau microscope, en d’autres termes, permet une compréhension précise de la maladie, jusque-là inédite. « Il nous dit ce que nous devons résoudre. »

« Imaginez la médecine avant l’anatomie », suggère-t-il, tentant de placer le récent progrès dans une perspective historique.

« Puis vint l’anatomie, et vous pouviez décrire les organes du corps. Vous pouviez voir quelque chose de problématique, par exemple, dans le poumon, ou dans le cœur. Eh bien, aujourd’hui, c’est l’anatomie ultime. Elle pénètre chaque type de médicament. Pas mal en deux ans. Cela n’existait pas lors de notre dernière rencontre. »

Un autre domaine de progrès rapide cité par Lander est la capacité à « modifier avec précision » le génome des cellules humaines, ce qui présente un potentiel énorme pour aider à traiter certaines maladies. Il y a deux ans, Zhang Feng, chercheur au Broad, a inventé cette technologie de modification génique en exploitant le CRISPR-Cas9 – qui peut couper les génomes où qu’ils se trouvent et ainsi permettre la modification.

Un chercheur israélien du Broad a déjà publié un document « modifiant » chacun des 20 000 gènes pour trouver ceux essentiels à certains types de cellules cancéreuses – en réalité, en identifiant les talons d’Achille de ces cancers.

Ces avancées pourraient aussi ouvrir des possibilités de modifier le patrimoine génétique humain, créer des humains moins malades, même des super-humains. « On parle de la modification de l’ADN des embryons pour modifier notre patrimoine génétique », reconnaît-il. « C’est en cours de discussion. »

Puis il ajoute sèchement : « Je ne suis pas sûr que ce soit une bonne idée. L’eugénisme n’a pas fait de bien à la société. En outre, la modification de l’ADN dans un objectif précis peut avoir de mauvaises conséquences inattendues. »

Tandis que la cartographie génétique devient plus abordable et plus sophistiquée, les progrès sont clairement positifs dans la capacité d’identifier les gènes qui prédisposent à la maladie d’Alzheimer, au cancer et à de nombreuses autres maladies. (Une carte de génome personnel coûte maintenant environ 3 000 dollars.)

Dans certains cas, l’information génétique peut être importante pour les parents. « Aujourd’hui, les médecins peuvent examiner deux personnes qui se marient pour détecter certaines mutations qui pourraient entraîner une maladie si elle était héritée par leurs enfants. A l’avenir, vous ferez de plus en plus de vérifications. »

Le partenariat entre Broad et Israël, souligne Lander, fonctionne particulièrement bien grâce à d’excellentes technologies d’information et d’importantes communautés bio-scientifiques en Israël. « Israël est une intersection pour cet ensemble de compétences », dit-il.

Et le système de santé public israélien, ajoute-t-il, est bien placé pour utiliser les nouvelles avancées au fur et à mesure de leur disponibilité. « Dans la prochaine décennie, nous recueillerons beaucoup d’informations et nous trouverons les meilleures utilisations. Nous évaluons les risques de maladie et la possibilité d’intervenir. »

Pour tout cela, vous avez besoin de scientifiques révolutionnaires et de bonnes données. Comme les États-Unis, note Lander, Israël dispose de ces deux choses.