chapitre 21 Les génomes et leur évolution 501
Figure 21.6 Une puce à
microréseau de gènes humains.
De minuscules points d’ADN fixés en
rangées ordonnées sur cette plaquette
de silicium représentent presque tous
les gènes dans le génome humain.
À l’aide de cette puce, les chercheurs
peuvent analyser les modes d’expression
pour tous ces gènes simultanément.
L’approche de la biologie des systèmes a donc réellement été
rendue possible grâce aux avancées de la technologie informatique et de la bio-informatique.
L’application de la biologie des systèmes
à la médecine
Le projet Cancer Genome Atlas (Atlas génomique du cancer)
est un autre exemple de la biologie des systèmes dans lequel
on analyse simultanément un grand groupe de gènes et de produits de gènes en interaction. Réalisé sous la direction conjointe
du National Cancer Institute et du NIH, ce projet vise à déterminer comment les modifications dans les systèmes biologiques causent le cancer. Un projet d’une durée de trois ans,
lancé en 2007, avait pour but de découvrir toutes les mutations
communes dans trois types de cancer (cancer du poumon,
cancer de l’ovaire et glioblastome du cerveau) en comparant
les séquences des gènes et les modes d’expression génique
dans les cellules cancéreuses avec ceux des cellules normales.
Les travaux sur le glioblastome ont confirmé le rôle de plusieurs gènes soupçonnés et ont permis d’en isoler quelquesuns jusqu’alors inconnus, révélant de nouvelles cibles possibles
pour des thérapies. La stratégie s’est avérée si fructueuse pour
ces trois types de cancer qu’elle a été étendue à dix autres
types, choisis parce qu’ils sont répandus et souvent mortels
chez les humains.
La biologie des systèmes possède un potentiel formidable
en médecine humaine, que l’on ne fait que commencer à
explorer. Des « puces » de silicium et de verre contenant un
microréseau de la plupart des gènes humains connus ont été
mises au point (figure 21.6). Ces puces sont utilisées pour
analyser les modes d’expression génique chez les patients
Traduction et
fonctions ribosomiques
Maturation de l’ARN
Mitose
Transcription et
fonctions reliées
à la chromatine
Migration du noyau
et dégradation
des protéines
Réplication et
réparation de l’ADN
Repliement des protéines,
glycosylation et biosynthèse
des parois cellulaires
Sécrétion
et transport
des vésicules
Métabolisme
et biosynthèse
des acides aminés
Biosynthèse
du glutamate
Biosynthèse
associée
à la sérine
Voie des perméases
pour les acides aminés
Fusion
des vésicules
Fonctions
peroxysomales
Fonctions
mitochondriales
Polarité cellulaire
et morphogenèse
Transport
nucléocytoplasmique
m Figure 21.5 L’approche de la biologie des
systèmes appliquée aux interactions protéiques.
Cette carte des interactions protéiques globales
révèle les interactions probables (lignes) parmi environ 4 500 produits de gènes (cercles) chez la levure
Saccharomyces cerevisiae. Les cercles de même
couleur représentent les produits géniques intervenant dans l’une des 13 fonctions cellulaires
mentionnées autour de la carte. L’agrandissement
montre des détails supplémentaires d’une région
de la carte où les produits géniques (cercles bleus)
effectuent la biosynthèse, l’incorporation et les
fonctions connexes des acides aminés.
qui souffrent de divers cancers
et d’autres maladies, avec l’objectif éventuel d’adapter leur
traitement à leur profil génétique unique et aux données
par ticulières de leur cancer. Cette
approche a obtenu des succès modestes en caractérisant des
sous-ensembles de plusieurs cancers.
Dans quelques années, les gens joindront peut-être à leur
dossier médical un catalogue de la séquence de leur ADN,
une sorte de code-barres génétique, dans lequel seraient mises
en évidence des régions qui les prédisposent à des maladies
particulières. L’utilisation de ces séquences pour une médecine personnalisée (prévention et traitement des maladies)
possède un énorme potentiel.
La biologie des systèmes est une façon très efficace d’étudier les propriétés émergentes à l’échelle moléculaire. Nous
avons vu au chapitre premier que, selon le thème des propriétés émergentes, des propriétés nouvelles apparaissent
à chaque niveau successif de la complexité biologique à la
suite du réarrangement des éléments constitutifs du niveau
inférieur. Plus nous pourrons en apprendre sur l’arrangement
Figure 21.6 Une puce à
microréseau de gènes humains.
De minuscules points d’ADN fixés en
rangées ordonnées sur cette plaquette
de silicium représentent presque tous
les gènes dans le génome humain.
À l’aide de cette puce, les chercheurs
peuvent analyser les modes d’expression
pour tous ces gènes simultanément.
L’approche de la biologie des systèmes a donc réellement été
rendue possible grâce aux avancées de la technologie informatique et de la bio-informatique.
L’application de la biologie des systèmes
à la médecine
Le projet Cancer Genome Atlas (Atlas génomique du cancer)
est un autre exemple de la biologie des systèmes dans lequel
on analyse simultanément un grand groupe de gènes et de produits de gènes en interaction. Réalisé sous la direction conjointe
du National Cancer Institute et du NIH, ce projet vise à déterminer comment les modifications dans les systèmes biologiques causent le cancer. Un projet d’une durée de trois ans,
lancé en 2007, avait pour but de découvrir toutes les mutations
communes dans trois types de cancer (cancer du poumon,
cancer de l’ovaire et glioblastome du cerveau) en comparant
les séquences des gènes et les modes d’expression génique
dans les cellules cancéreuses avec ceux des cellules normales.
Les travaux sur le glioblastome ont confirmé le rôle de plusieurs gènes soupçonnés et ont permis d’en isoler quelquesuns jusqu’alors inconnus, révélant de nouvelles cibles possibles
pour des thérapies. La stratégie s’est avérée si fructueuse pour
ces trois types de cancer qu’elle a été étendue à dix autres
types, choisis parce qu’ils sont répandus et souvent mortels
chez les humains.
La biologie des systèmes possède un potentiel formidable
en médecine humaine, que l’on ne fait que commencer à
explorer. Des « puces » de silicium et de verre contenant un
microréseau de la plupart des gènes humains connus ont été
mises au point (figure 21.6). Ces puces sont utilisées pour
analyser les modes d’expression génique chez les patients
Traduction et
fonctions ribosomiques
Maturation de l’ARN
Mitose
Transcription et
fonctions reliées
à la chromatine
Migration du noyau
et dégradation
des protéines
Réplication et
réparation de l’ADN
Repliement des protéines,
glycosylation et biosynthèse
des parois cellulaires
Sécrétion
et transport
des vésicules
Métabolisme
et biosynthèse
des acides aminés
Biosynthèse
du glutamate
Biosynthèse
associée
à la sérine
Voie des perméases
pour les acides aminés
Fusion
des vésicules
Fonctions
peroxysomales
Fonctions
mitochondriales
Polarité cellulaire
et morphogenèse
Transport
nucléocytoplasmique
m Figure 21.5 L’approche de la biologie des
systèmes appliquée aux interactions protéiques.
Cette carte des interactions protéiques globales
révèle les interactions probables (lignes) parmi environ 4 500 produits de gènes (cercles) chez la levure
Saccharomyces cerevisiae. Les cercles de même
couleur représentent les produits géniques intervenant dans l’une des 13 fonctions cellulaires
mentionnées autour de la carte. L’agrandissement
montre des détails supplémentaires d’une région
de la carte où les produits géniques (cercles bleus)
effectuent la biosynthèse, l’incorporation et les
fonctions connexes des acides aminés.
qui souffrent de divers cancers
et d’autres maladies, avec l’objectif éventuel d’adapter leur
traitement à leur profil génétique unique et aux données
par ticulières de leur cancer. Cette
approche a obtenu des succès modestes en caractérisant des
sous-ensembles de plusieurs cancers.
Dans quelques années, les gens joindront peut-être à leur
dossier médical un catalogue de la séquence de leur ADN,
une sorte de code-barres génétique, dans lequel seraient mises
en évidence des régions qui les prédisposent à des maladies
particulières. L’utilisation de ces séquences pour une médecine personnalisée (prévention et traitement des maladies)
possède un énorme potentiel.
La biologie des systèmes est une façon très efficace d’étudier les propriétés émergentes à l’échelle moléculaire. Nous
avons vu au chapitre premier que, selon le thème des propriétés émergentes, des propriétés nouvelles apparaissent
à chaque niveau successif de la complexité biologique à la
suite du réarrangement des éléments constitutifs du niveau
inférieur. Plus nous pourrons en apprendre sur l’arrangement