Une nouvelle méthode analyse les modifications de l’ADN avec une « précision sans précédent »

Les scientifiques ont développé une nouvelle méthode de séquençage pour étudier les changements dans l’ADN de tout tissu humain – dans une percée majeure pour la recherche sur le cancer et le vieillissement.

Les changements génétiques (mutations) se produisent naturellement dans nos cellules à mesure que nous vieillissons, dans la plupart des cas, ne causant aucun dommage. Mais certaines mutations peuvent mettre une cellule sur la voie du cancer. Alors que le séquençage du génome est utilisé depuis de nombreuses années pour comprendre comment le cancer se développe, il n’a jamais été assez précis pour détecter de nouvelles mutations dans les cellules qui ne se divisent pas – la grande majorité – jusqu’à présent.

Une nouvelle étude du Wellcome Sanger Institute, financée en partie par Cancer Research UK et publiée dans Nature, présente une nouvelle approche appelée séquençage nanométrique (NanoSeq), qui peut découvrir des changements dans l’ADN de tous les tissus humains avec une précision sans précédent.

« Jusqu’à récemment, la détection fiable de mutations dans des cellules individuelles était une tâche insurmontable. » – Professeur Charles Swanton, expert en évolution du cancer et clinicien en chef de Cancer Research UK

La recherche a également ouvert les yeux sur la possibilité que la division cellulaire ne soit pas le principal moteur des changements génétiques, comme on le supposait auparavant.

Un processus long et technique

L’équipe a initialement cherché à améliorer une méthode de séquençage avancée appelée séquençage duplex, à travers laquelle l’ADN est lu plusieurs fois pour localiser les erreurs dans les données.

Lors de la recherche d’erreurs dans les données, il est devenu clair qu’elles étaient recueillies aux extrémités de fragments d’ADN et qu’elles présentaient d’autres caractéristiques suggérant des défauts dans la préparation de l’ADN pour le séquençage. S’étalant sur 4 ans, la recherche s’est concentrée sur les améliorations et l’amélioration de la précision, jusqu’à ce que moins de 5 erreurs par milliard de lettres d’ADN soient atteintes.

Le Dr Robert Osborne, ancien élève du Wellcome Sanger Institute qui a dirigé les travaux, a déclaré que la détection de mutations qui ne sont présentes que dans une ou quelques cellules est « incroyablement techniquement difficile ». Mais en raison des erreurs très limitées de Nano Seq, ils sont « maintenant capables d’étudier avec précision les mutations somatiques dans n’importe quel tissu ».

Une trouvaille inattendue

Profitant de la sensibilité améliorée des techniques, les chercheurs ont pu comparer le taux et le schéma de mutation dans les cellules souches et les cellules non-plongées dans plusieurs types de tissus humains, ce qui a conduit à une découverte inattendue.

L’analyse des cellules sanguines a révélé un nombre similaire de mutations dans les cellules souches à division lente et une population à division plus rapide appelée cellules progénitrices.

Le même schéma a été confirmé dans des analyses de neurones ne se divisant pas et de cellules musculaires se divisant rarement, qui ont révélé que les changements s’accumulent tout au long de la vie dans les cellules sans division cellulaire, et à un rythme similaire à celui des cellules du sang.

Swanton a commenté que les mutations dans les cellules normales ont toujours été considérées comme résultant d’une division cellulaire normale, ce qui signifie que plus le renouvellement cellulaire est important, plus le nombre de mutations dans cette cellule est important. Mais les derniers résultats révèlent « que le vieux dogme de l’accumulation de mutations avec divisions cellulaires n’est peut-être pas tout à fait correct » et ouvrent un tout nouveau domaine d’étude.

Percer les secrets du cancer

On espère que la méthode NanoSeq permettra aux scientifiques d’étudier les effets des agents cancérigènes comme le tabac ou l’exposition au soleil sur les cellules saines, ainsi que de découvrir et de comprendre de nouvelles substances nocives pouvant causer le cancer.

NanoSeq facilitera également le prélèvement et le test d’échantillons sur des personnes. Au lieu de prendre des biopsies intrusives de tissus, les cellules peuvent être collectées simplement en grattant la peau ou en tamponnant la gorge.

« Comprendre comment les cellules normales accumulent des mutations en dehors du processus de division cellulaire peut nous aider à percer les secrets biologiques derrière le vieillissement et les maladies humaines, y compris le cancer », a déclaré Swanton.