Eimear Kenny a contribué de manière significative à la création d’une référence inclusive du pangénome humain, dirigée par le Consortium international de référence du pangénome humain. La référence comprend actuellement les génomes de 47 personnes et devrait atteindre 350 d’ici 2024. Cette initiative vise à représenter plus précisément la diversité génétique humaine, à faciliter le diagnostic et le traitement des maladies et à réduire les disparités en matière de santé.
Le Dr Eimear Kenny, professeur renommé de médecine, de génétique et de sciences génomiques à la Icahn School of Medicine at Mount Sinai, a apporté des contributions substantielles au Consortium international de référence du pangénome humain, ce qui a conduit à la création d’une référence du pangénome humain plus inclusive.
Eimear Kenny, PhD, venait de terminer ses études et occupait son premier poste en génomique informatique il y a plus de 20 ans lorsque les scientifiques ont annoncé le premier séquençage (presque) complet du génome humain, considéré à l’époque comme le plan fondamental de tous les êtres humains. Le projet du génome humain visait à cartographier l’ensemble du génome dans le but d’accélérer le diagnostic et le traitement éventuel de maladies courantes et rares.
Aujourd’hui, le Dr Kenny, professeur de médecine, de génétique et de sciences génomiques à l’école de médecine Icahn de Mount Sinai, fait partie des quelques scientifiques d’élite du monde entier dont les contributions essentielles ont conduit à la création du nouveau « pangénome » humain de référence, une collection de séquences génomiques qui rend compte d’une diversité humaine beaucoup plus grande.
Les détails de ces nouveaux développements ont été décrits dans plusieurs articles de Nature publiés le mois dernier. Les travaux ont été menés par le Consortium international de référence du pangénome humain, un groupe financé par l’Institut national de recherche sur le génome humain (NHGRI), qui fait partie des Instituts nationaux de la santé. Le Dr Kenny est chercheur principal et responsable scientifique du consortium.
La nouvelle référence du pangénome est une collection de génomes différents à partir desquels il est possible de comparer une séquence génomique individuelle. Comme une carte du système de métro, le graphique du pangénome présente de nombreux itinéraires possibles pour une séquence, représentés par les différentes couleurs. Crédit : Institut national de recherche sur le génome humain
Un génome est l’ensemble des instructions de l’ADN qui permet à chaque être vivant de se développer et de fonctionner. Les séquences génomiques diffèrent légèrement d’un individu à l’autre. Dans le cas de l’homme, le génome de deux personnes est en moyenne identique à plus de 99 %. Les petites différences contribuent au caractère unique de chaque personne et peuvent fournir des informations sur sa santé, ce qui permet de diagnostiquer les maladies, de prédire les résultats et d’orienter les traitements médicaux.
« Nous disposons d’une référence humaine unique depuis 20 ans, et cette référence génomique a été extraordinairement puissante. C’est une ressource qui a permis le séquençage des génomes de dizaines ou de centaines de millions d’êtres humains sur la planète », explique le Dr Kenny, professeur de médecine, de génétique et de sciences génomiques à l’école de médecine Icahn de Mount Sinai, qui est l’un des co-auteurs de l’étude. « Cependant, elle est limitée dans la mesure où la plupart des séquences de référence ne représentent qu’une seule personne sur la planète, de sorte que lorsque vous avez des séquences plus rares ou qui n’existent que chez certaines personnes, elles ne sont pas représentées. Par conséquent, nous devions vraiment réfléchir à la manière de mettre à jour la référence humaine et de la rendre beaucoup plus représentative de divers humains dans le monde entier, ce que nous avons fait maintenant.
La nouvelle référence du pangénome comprend les séquences génomiques de 47 personnes, et les chercheurs ont pour objectif de porter ce nombre à 350 d’ici à la mi-2024. Chaque personne étant porteuse d’un ensemble de chromosomes appariés, la référence actuelle comprend 94 séquences génomiques distinctes, l’objectif étant d’atteindre 700 séquences génomiques distinctes d’ici la fin du projet.
« Les chercheurs fondamentaux et les cliniciens qui utilisent la génomique doivent avoir accès à une séquence de référence qui reflète la remarquable diversité de la population humaine. Cela contribuera à rendre la référence utile pour tous, et donc à réduire les risques de propagation des disparités en matière de santé », déclare Eric Green, MD, PhD, directeur du NHGRI. « La création et l’amélioration d’une référence de pangénome humain s’inscrivent dans le cadre de l’objectif du NHGRI, qui est de s’efforcer de parvenir à une diversité mondiale dans tous les aspects de la recherche en génomique, ce qui est essentiel pour faire progresser les connaissances en génomique et mettre en œuvre la médecine génomique de manière équitable. »
Le Dr Kenny, qui est également directeur fondateur de l’Institut pour la santé génomique à Icahn Mount Sinai, dirige des recherches à l’interface de la génomique, de la médecine et de l’informatique afin d’accélérer l’utilisation des informations génomiques dans les soins cliniques de routine pour améliorer la santé humaine.
Elle utilise des approches d’apprentissage automatique et des bases de données génomiques à grande échelle pour découvrir de nouvelles variantes génétiques ayant un impact sur le risque de maladie. Elle supervise également de grands essais cliniques sur la mise en œuvre de la médecine génomique dans diverses populations.
Cette expertise a porté ses fruits.
« Mon rôle dans ce consortium était de contribuer à cet effort scientifique international et, en particulier, d’aider à sélectionner les génomes qui constituent la nouvelle référence du pangénome afin que cette ressource profite au mieux à de nombreuses personnes dans le monde entier », explique-t-elle.
Le Dr Kenny a codirigé une équipe qui a utilisé des approches de génétique des populations, d’engagement communautaire et de sensibilisation pour inclure des génomes de diverses populations dans le pangénome. Cela permettra de résoudre les problèmes de sous-représentation et de partialité dans la recherche en génomique, et d’améliorer la précision et la généralisation des résultats de la recherche dans différentes populations.
Le projet du génome humain, achevé en 2003, couvrait environ 92 % de la séquence totale du génome humain. Des avancées technologiques récentes, telles que le séquençage de l’ADN à lecture longue, qui lit de plus longues portions d’ADN à la fois, ont aidé les chercheurs à combler ces lacunes et à créer la première séquence complète du génome humain. Ces progrès ont fait l’objet d’une série de six articles publiés dans le numéro du 1er avril 2022 de la revue Science, ainsi que d’articles complémentaires publiés dans plusieurs autres revues. Ces résultats ont été intégrés dans la référence actuelle du pangénome.
« Je suis ravi des progrès de la technologie génomique dont nous disposons aujourd’hui. Cette nouvelle ère du séquençage à lecture longue, associée à d’autres capacités, nous permet d’obtenir une résolution beaucoup plus élevée des séquences génomiques et, en particulier, d’identifier avec plus de précision les variantes génomiques plus importantes appelées variantes structurelles, qui étaient jusqu’à présent très difficiles à détecter avec la technologie à lecture courte. Cela nous a permis d’accélérer la vitesse à laquelle nous pouvons trouver des variantes médicalement pertinentes et de réduire considérablement les coûts de séquençage », déclare le Dr Kenny.
Selon le Dr Kenny, le fait de mieux connaître ces variantes permettra de déterminer quels gènes sont vraiment rares ou s’ils sont simplement plus fréquents dans certaines régions du monde.
« L’autre aspect important est que nous essayons vraiment de créer une ressource qui vise une représentativité mondiale. Nous devons reconnaître que les êtres humains, où qu’ils se trouvent sur la planète, ont besoin de ressources qui leur conviennent le mieux », explique le Dr Kenny.
Pour en savoir plus sur cette avancée, voir :
« A draft human pangenome reference » par Wen-Wei Liao, Mobin Asri, Jana Ebler, Daniel Doerr, Marina Haukness, Glenn Hickey, Shuangjia Lu, Julian K. Lucas, Jean Monlong, Haley J. Abel, Silvia Buonaiuto, Xian H. Chang, Haoyu Cheng, Justin Chu, Vincenza Colonna, Jordan M. Eizenga, Xiaowen Feng, Christian Fischer, Robert S. Fulton, Shilpa Garg, Cristian Groza, Andrea Guarracino, William T. Harvey, Simon Heumos, Kerstin Howe, Miten Jain, Tsung-Yu Lu, Charles Markello, Fergal J. Martin, Matthew W. Mitchell, Katherine M. Munson, Moses Njagi Mwaniki, Adam M. Novak, Hugh E. Olsen, Trevor Pesout, David Porubsky, Pjotr Prins, Jonas A. Sibbesen, Jouni Sirén, Chad Tomlinson, Flavia Villani, Mitchell R. Vollger, Lucinda L. Antonacci-Fulton, Gunjan Baid, Carl A. Baker, Anastasiya Belyaeva, Konstantinos Billis, Andrew Carroll, Pi-Chuan Chang, Sarah Cody, Daniel E. Cook, Robert M. Cook-Deegan, Omar E. Cornejo, Mark Diekhans, Peter Ebert, Susan Fairley, Olivier Fedrigo, Adam L. Felsenfeld, Giulio Formenti, Adam Frankish, Yan Gao, Nanibaa’ A. Garrison, Carlos Garcia Giron, Richard E. Green, Leanne Haggerty, Kendra Hoekzema, Thibaut Hourlier, Hanlee P. Ji, Eimear E. Kenny, Barbara A. Koenig, Alexey Kolesnikov, Jan O. Korbel, Jennifer Kordosky, Sergey Koren, HoJoon Lee, Alexandra P. Lewis, Hugo Magalhães, Santiago Marco-Sola, Pierre Marijon, Ann McCartney, Jennifer McDaniel, Jacquelyn Mountcastle, Maria Nattestad, Sergey Nurk, Nathan D. Olson, Alice B. Popejoy, Daniela Puiu, Mikko Rautiainen, Allison A. Regier, Arang Rhie, Samuel Sacco, Ashley D. Sanders, Valerie A. Schneider, Baergen I. Schultz, Kishwar Shafin, Michael W. Smith, Heidi J. Sofia, Ahmad N. Abou Tayoun, Françoise Thibaud-Nissen, Francesca Floriana Tricomi, Justin Wagner, Brian Walenz, Jonathan M. D. Wood, Aleksey V. Zimin, Guillaume Bourque, Mark J. P. Chaisson, Paul Flicek, Adam M. Phillippy, Justin M. Zook, Evan E. Eichler, David Haussler, Ting Wang, Erich D. Jarvis, Karen H. Miga, Erik Garrison, Tobias Marschall, Ira M. Hall, Heng Li et Benedict Paten, 10 mai 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05896-x
« Increased mutation rate and gene conversion within human segmental duplications » par Mitchell R. Vollger, Philip C. Dishuck, William T. Harvey, William S. DeWitt, Xavi Guitart, Michael E. Goldberg, Allison N. Rozanski, Julian Lucas, Mobin Asri, Human Pangenome Reference Consortium, Katherine M. Munson, Alexandra P. Lewis, Kendra Hoekzema, Glennis A. Logsdon, David Porubsky, Benedict Paten, Kelley Harris, PingHsun Hsieh et Evan E. Eichler, 10 mai 2023. Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05895-y
« Recombinaison entre chromosomes acrocentriques humains hétérologues » par Andrea Guarracino, Silvia Buonaiuto, Leonardo Gomes de Lima, Tamara Potapova, Arang Rhie, Sergey Koren, Boris Rubinstein, Christian Fischer, Human Pangenome Reference Consortium, Jennifer L. Gerton, Adam M. Phillippy, Vincenza Colonna et Erik Garrison, 10 mai 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05976-y
« Pangenome graph construction from genome alignment with minigraph-cactus » par Glenn Hickey, Jean Monlong, Jana Ebler, Adam M. Novak, Jordan M. Eizenga, Yan Gao, Human Pangenome Reference Consortium, Tobias Marschall, Heng Li et Benedict Paten, 10 mai 2023, Nature Biotechnology.
DOI: 10.1038/s41587-023-01793-w