modENCODE s’achève sous une pluie de données

Pendant du consortium international ENCODE (ENCyclopedia Of DNA Elements), qui catalogue depuis 2004 les données relatives au génome humain, modENCODE s’attache à étudier les génomes de la mouche Drosophila megalonaster et du ver Cænorhabditis elegans, afin de récolter le plus possible d’informations sur ces organismes modèles essentiels à la recherche fondamentale et à l’étude des mécanismes du vivant. Initié en 2007, il a achevé sa période de financement en 2012 et délivre cette année les derniers articles de recherche qui lui sont directement affiliés. La revue Nature vient d’en publier cinq qui poussent l’étude au-delà des gènes et s’attaquent à leur régulation à travers les facteurs de transcription, l’épigénétique ou la conformation de la chromatine.
Le premier article propose une analyse étendue du transcriptome de D. megalonaster, qui s’appuie sur de 29 tissus cellulaires de la mouche, 24 lignées cellulaires et les transcrits de 21 organismes totaux soumis à des perturbations environnementales (1). Cela représente in fine plus de 300 000 transcriptions de 17 564 gènes dont 14 692 codent des protéines. Les chercheurs ont ainsi identifié 57 gènes exprimés uniquement lors des perturbations environnementales, suggérant qu’ils échappent le plus souvent aux analyses menées en conditions habituelles du travail en laboratoire.
Un second article poursuit l’analyse et compare les transcriptomes de D. megalonaster, de C. elegans et humains issus d’ENCODE (2). Cette démarche met en évidence des modules de co-expressions – des réseaux génétiques qui contrôlent l’expression groupée de plusieurs gènes – communs aux trois organismes, ce qui pourrait signaler des mécanismes très anciens et fondamentaux pour les métazoaires.
En parallèle, d’autres chercheurs se sont intéressés aux éléments de régulation. Un troisième article présente les profils de liaison, sur le génome entier, de 92 protéines régulatrices – facteurs de transcription, ARN polymérases, facteurs associés à la chromatine... – chez C. elegans, à différents stades de son développement (3). En incluant à leurs analyses des facteurs de transcription supposés ou mal connus, les chercheurs caractérisent des profils de régulation insaisissables autrement.
Ces travaux sont complétés par le quatrième article, contenant 500 cartes des liaisons à l’ADN de protéines régulatrices chez des lignées cellulaires humaines, de D. megalonaster et de C. elegans (4). L’analyse comparée de ces cartographies de la régulation génomique révèle des régions cibles très fréquentées par les protéines régulatrices que les chercheurs nomment « high-occupancy target séquences » ou séquences HOT, dont la fonction reste inconnue.
En changeant d’échelle, le dernier article se concentre sur la chromatine et la régulation de son enroulement comme outils de contrôle génomique (5). Chez les trois espèces – l’homme, la mouche et le ver – il propose un ensemble de 800 nouveaux jeux de données relatifs aux changements locaux de conformation de la chromatine et met au jour des motifs de modification des histones – contrôlant la compaction de l’ADN – communs aux trois organismes.
Associé à ENCODE, modENCODE fournit une somme exceptionnelle d’informations génomiques et épigénétiques. D’après les NIH, les instituts américains de recherche médicale qui financent ces programmes, plus d’une centaine d’articles scientifiques, de chercheurs extérieurs aux projets et s’appuyant sur ces données, ont déjà été publiés.

(1) Brown JB et al. (2014) Nature 512, 393-99
(2) Gerstein MB et al. (2014) Nature 512, 445-8
(3) Araya C et al. (2014) Nature 512, 400-5
(4) Boyle AP et al. (2014) Nature 512, 453-6
(5) Ho JWK et al. (2014) Nature 512, 449-52

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