Qu'est-ce que la génomique synthétique?
La génomique synthétique est un domaine de la biochimie qui se concentre sur la création du génome - l’assemblage complet des informations génétiques ou héréditaires d’un organisme, nécessaires au maintien de la vie. Le génome d'un organisme est constitué de molécules d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui forment un code. Des portions de ce code, appelées gènes, contrôlent la création et les interactions de protéines dans les cellules de l'organisme, permettant ainsi à l'organisme de fonctionner. En génomique synthétique, les scientifiques manipulent et recréent des génomes à des fins de recherche ou pour des applications pratiques dans la fabrication de médicaments et de biocarburants.
L'ADN est constitué d'unités structurelles répétitives appelées nucléotides, qui forment des paires de bases et créent les motifs qui constituent le code génétique. Les nucléotides et les séquences d'ADN sont fabriqués artificiellement pour une variété d'applications biochimiques, mais la génomique synthétique est un processus plus complexe. Afin de créer un génome synthétique fonctionnel, le génome naturel doit être connu dans son intégralité et soit répliqué exactement, soit modifié de manière à ne pas affecter les fonctions cruciales.
En 2010, une équipe de recherche basée à l'Institut J. Craig Venter de Rockville, dans le Maryland, a créé le premier génome bactérien synthétique. La bactérie, Mycoplasma Mycoides, possède un génome composé d'un million de paires de bases. L'équipe a été en mesure de reproduire le génome naturel de la bactérie à l'aide de nucléotides produits par synthèse et d'introduire le génome synthétique dans une cellule de bactérie différente, en remplaçant l'ADN de cette bactérie par l'ADN synthétique Mycoplasma mycoides. Avec le nouveau génome en place, la cellule a commencé à fonctionner comme une cellule normale à Mycoplasma Mycoides, avec toutes ses fonctions intactes.
Des complications dans la synthèse d'un génome peuvent facilement survenir en raison de la complexité des systèmes impliqués. Par exemple, si une paire de bases est déplacée ou manquante, la cellule peut ne pas fonctionner du tout. De même, les processus biochimiques par lesquels la cellule lit et met en œuvre les informations contenues dans l'ADN, ainsi que les interactions chimiques de l'environnement cellulaire avec l'ADN, doivent être corrects.
La technologie de la génomique synthétique peut être adaptée à des applications industrielles et commerciales, telles que la production de biocarburant. Depuis 2011, certaines entreprises étudient la possibilité de créer des algues synthétiques plus efficaces que les algues naturelles pour piéger et transformer le dioxyde de carbone en substances utilisables. De nombreux chercheurs pensent que le fait de manipuler les algues de cette manière pourrait rendre la production de biocarburant plus rentable et plus viable sur le plan commercial.
D'autres projets en génomique de synthèse impliquent de synthétiser seulement une partie d'un génome afin de modifier un organisme afin de l'utiliser à des fins industrielles ou scientifiques. Un exemple est la modification du génome des plantes pour rendre les cultures plus résistantes à la sécheresse ou aux parasites. En médecine, les microbes peuvent être génétiquement modifiés pour servir de remèdes à certaines maladies ou aider à la thérapie génique.