La révolution de la génomique

Direction de la science, de la technologie et de l'industrie

Quoi de commun entre un ver, une mouche et un être humain ? Non seulement ils partagent une grande partie de leur patrimoine génétique, mais ils sont aussi parmi les premiers organismes à avoir vu une ébauche de leur génome cartographiée et publiée. Si la publication du génome humain ouvre de formidables perspectives sur le plan scientifique et médical, elle pose également des questions délicates : systèmes de recherche, coûts des régimes de propriété intellectuelle, notamment.

Le génome humain - soit une séquence d’environ 3 milliards de paires de bases qui constituent l’information nécessaire pour fabriquer un être humain - a été publié en février 2001 après des années d’efforts menés par des organismes de recherche, tant publics que privés. Aux yeux de nombreux commentateurs, cet événement marque l'entrée des sciences et de la médecine dans une nouvelle ère, et on ne peut que leur donner raison. L’Homme fait désormais partie du cercle restreint d’espèces (environ une vingtaine) dont la séquence d’ADN est connue. Ce groupe pour le moins hétéroclite rassemble notamment le ver Caenorhabditis elegans, la drosophile Drosophila melanogaster, la bactérie Vibrio cholerae, responsable du choléra, et la plante adventice commune Arabidopsis thaliana.Si la séquence du génome humain peut être utile en elle-même (elle permet notamment d'étudier la sensibilité génétique aux maladies), les décideurs publics doivent garder à l’esprit qu'elle constitue seulement la première étape d’une quête bien plus vaste : la détermination de la fonction des protéines dont la composition est codée par l’ADN. Il s’agit là d'informations fonctionnelles sur les interactions extrêmement complexes et fines de macromolécules protéiques (ainsi que d’autres constituants des cellules) qui permettront à terme de récolter tous les fruits de la révolution de la génomique, que ce soit dans le domaine des tests médicaux, des médicaments ou des thérapies.« L’après-génome », comme on appelle parfois cette ère nouvelle, exigera des investissements considérables en infrastructures et en formation, et soulèvera des problèmes éthiques, juridiques et politiques très délicats à résoudre. Haut fonctionnaire, législateur, juge, universitaire ou simple particulier, chacun sera nécessairement confronté tôt ou tard à certains de ces problèmes complexes. Pour se faire une idée des enjeux et des perspectives à venir, il suffit de considérer de plus près « la génomique structurale » - l'une des nouvelles disciplines de la biologie moderne - qui vient de faire l'objet d’une consultation intergouvernementale organisée par le Forum mondial de la science de l’OCDE.Leur structure étant étroitement liée à leur fonction biologique, il est essentiel de connaître la structure tridimensionnelle des protéines. En déterminant la configuration atomique d’une des principales protéines du virus HIV (une enzyme appelée transcriptase inverse), les scientifiques ont par exemple réussi à créer une petite molécule qui s'accroche à cette protéine et perturbe son fonctionnement, ralentissant ainsi la progression de la maladie.Des génomes entiers sont désormais à la disposition de la communauté scientifique, et certains ont fait l'hypothèse que l'on devait pouvoir en déduire la structure de centaines de milliers de protéines. D’où l’expression « génomique structurale ». Curieusement, les projets de génomique structurale ont fleuri presque simultanément dans les milieux académiques et industriels. Et parce que cette aventure génomique risque d'être très coûteuse et très longue, elle soulève des questions évidentes sur les rôles respectifs incombant aux secteurs public et privé, et sur l’usage qui devra être fait des fonds publics pour obtenir les résultats souhaités. Il ne s’agit pas moins que de favoriser le progrès des connaissances scientifiques, de stimuler la croissance économique, et de diffuser les fruits de la recherche auprès du public.L’après-génome peut également se révéler un puissant moteur de compétitivité industrielle et de création de richesses. Il n’est donc pas étonnant que les autorités publiques soient soucieuses de rester dans la course. Les chercheurs américains, qui bénéficient de programmes gouvernementaux généreux, sont aux avant-postes, talonnés de près par leurs collègues japonais, tandis que les européens cherchent à définir une stratégie efficace alliant programmes nationaux et programmes communautaires. Trois aspects de la génomique structurale devraient tout particulièrement retenir l’attention des décideurs chargés des questions scientifiques : les infrastructures de recherche (installations et équipements), le champ de la recherche, et les droits de propriété intellectuelle (DPI).Considérons tout d’abord les infrastructures de recherche. L’analyse de la structure des protéines passe par une série d’étapes extrêmement complexes. Il faut facilement plusieurs semaines, voire plusieurs mois, pour déterminer la structure d’une seule protéine de taille moyenne à partir de la simple connaissance de la séquence génétique correspondante. Ce travail ne peut être effectué que par des personnes ayant une formation scientifique de troisième cycle, capables d’utiliser des instruments sophistiqués et des ordinateurs très puissants. Pour donner une idée de l’ampleur du défi, il faut savoir que le génome contient le code de milliers de protéines différentes même chez un organisme simple (et ce nombre est probablement supérieur à 100 000 pour les êtres humains). Les deux principales méthodes d’investigation sont la cristallographie par diffraction des rayons X et la résonance magnétique nucléaire (RMN).Les rayons X utilisés pour étudier la structure atomique sont générés dans des anneaux de stockage à électrons, dont le coût peut atteindre plusieurs centaines de millions de dollars. Ces anneaux de stockage sont construits et gérés par les autorités publiques, chaque installation pouvant simultanément servir à plusieurs dizaines d’expériences. Sous réserve que leurs travaux soient approuvés et financés par l’organisme public ad hoc, les chercheurs universitaires peuvent utiliser ces équipements gratuitement. De leur côté, les entreprises privées peuvent y mener leurs propres recherches à condition de verser leur quote-part des coûts de fonctionnement. Elles peuvent également financer la construction d’équipements dédiés (« faisceaux ») pour leur usage exclusif. Dans quelle mesure est-il justifié d’utiliser des fonds publics pour construire de vastes infrastructures de recherche qu’utiliseront des entreprises privées ? Dans les années qui viennent, les décideurs publics et les responsables de laboratoire risquent d’être confrontés à des questions aussi difficiles à résoudre que la répartition de l’accès aux sources de rayonnement entre utilisateurs payants et non payants. À terme, la solution pourrait venir de la science et de la technologie. Plusieurs pays développent en effet actuellement des « lasers à électrons libres ». Ces équipements pourraient générer des faisceaux de rayons X d’une intensité plusieurs fois supérieure à celle produite dans les anneaux de stockage, et même si leur coût demeure particulièrement élevé, ils devraient permettre de répondre très largement aux besoins actuels de rayonnement.Le champ de la génomique structurale constitue le deuxième enjeu de taille. Comme l’analyse structurale est extrêmement longue et coûteuse, le choix des protéines à étudier doit être particulièrement réfléchi. Dans l’industrie, les scientifiques seront plus enclins à axer leurs travaux sur des molécules liées à des maladies (enzymes virales, par exemple) dans la mesure où elles pourraient constituer des « cibles pharmacologiques » prometteuses. De leur côté, les chercheurs universitaires pourraient être davantage portés vers l’étude de protéines utiles au progrès des connaissances sur de grandes questions telles que le métabolisme cellulaire ou la théorie de l’évolution. La ligne de partage entre ces deux types d’investigation est floue. Il faudrait probablement mettre en place un mécanisme de coordination, auquel tous les gouvernements intéressés pourraient être parties prenantes, afin de favoriser les échanges d’informations et éviter de dupliquer inutilement les travaux.Les résultats de la R-D industrielle n’étant pas toujours publiés, il en résulte parfois des situations singulières. Une entreprise privée a ainsi récemment séquencé le génome du riz. Mais comme elle ne l’a pas intégralement mis à la disposition de la communauté scientifique, un projet de séquençage de ce même génome a été lancé sur fonds publics pour mettre dans le domaine public des informations déjà détenues dans une banque de données privée. Il y a de fortes chances que ce type de situation, qui coûte très cher au contribuable, se reproduise dans le cas de la génomique structurale.Il est toutefois possible que les entreprises privées s’orientent vers davantage d’ouverture et de transparence. Des discussions sont actuellement menées pour créer des consortiums industriels qui entreprendront en commun des analyses à haut débit de la structure d’un très grand nombre de protéines et dont la majeure partie des résultats seront publiés. Si, à première vue, cette approche peut affaiblir l’avantage compétitif de chacun des membres du consortium, elle les prémunit en fait contre la mauvaise surprise de voir leurs concurrents faire une découverte majeure sans qu’ils en soient informés. Il s'agit là d'une stratégie sûre dans la mesure où la détermination de la structure d’une protéine n’est qu’une des longues et coûteuses étapes indispensables au développement et à la mise sur le marché d’un médicament. Il est par ailleurs tout à fait envisageable que des instituts publics participent à de tels partenariats.Les droits de propriété intellectuelle (DPI) constituent le troisième enjeu majeur. La « brevetabilité » des résultats de la recherche génomique pose des problèmes complexes et controversés, et les tribunaux auront encore beaucoup à faire avant qu'un ensemble cohérent de règles ne se dégage. Dans quelle mesure les structures mêmes des protéines sont-elles brevetables ? La question n’a pas encore été totalement résolue, pas plus que celle du lien avec un brevet existant sur la séquence génétique de la protéine concernée. D'une certaine façon, les droits de propriété intellectuelle constituent un obstacle aux avancées de la génomique structurale : de nombreux chercheurs peuvent, et c’est bien compréhensible, être réticents à laisser entrer dans le domaine public des informations potentiellement rémunératrices. Les critères définis par les scientifiques et les institutions participant au Projet sur le génome humain privilégiaient la diffusion rapide des données brutes, mais il est difficile de dire s’ils seraient aisément transposables à un projet de génomique structurale financé sur des fonds publics.À la complexité de ces questions s'ajoutent les différences entre les législations des brevets en Europe, aux États-Unis et au Japon, par exemple en ce qui concerne le « délai de grâce » applicable entre la diffusion des résultats et la demande de protection par brevet. Singulièrement, les progrès mêmes des sciences pourraient rendre obsolètes certaines des questions épineuses entourant la brevetabilité des gènes et de la structure des protéines. L’octroi d’un brevet est en effet subordonné aux critères de « nouveauté » et de « non-évidence » de l'invention. Or de nombreux scientifiques espèrent que la construction assistée par ordinateur des structures protéiques, à partir des séquences génomiques, deviendra un jour une réalité. Les gains considérables qui en résulteraient en temps, en argent et en recherche, feraient de la détermination de la structure des protéines une opération de routine peu coûteuse. Et l’environnement juridique au sein duquel se développe la biologie contemporaine s’en trouverait radicalement modifié. En somme, si la publication du génome humain est un formidable aboutissement, c’est surtout le premier chapitre d’une histoire qui reste à écrire.


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