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Séquencer le génome en moins de 3 heures grâce au graphène ?

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Affirmation d'un jeune chercheur américain : il serait possible de séquencer 100 génomes humains en moins de 10 jours... En restant sur le terrain théorique, il propose une technique originale, basée sur le graphène.

Un brin d'ADN traversant le feuillet de graphène. Crédit : Henk Postma

Il a fallu 13 années de travail pour séquencer le génome d'un être humain, un objectif atteint seulement en 2003. Il est vraisemblable que de grands progrès médicaux seront possibles quand les traitements pourront être adaptés au génome de chacun. D'où la nécessité de mettre au point des méthodes de séquençage rapides et peu coûteuses.

Afin d'accélérer les recherches et les investissements, un prix de 10 millions de dollars sera attribué à qui construira un dispositif capable d'effectuer le séquençage de cent génomes complets en moins de dix jours et pour un coût ne dépassant pas 10.000 $ par personne. Il s'agit du Archon X Prize for genomics, de même nature que son équivalent plus connu pour le tourisme spatial.

L'obstacle paraît de prime abord insurmontable. Le génome humain est constitué par la fameuse molécule d'ADN et ses célèbres 4 bases azotées associées par paires. Or, le génome n'en comporte pas moins de 3 milliards et les techniques pour les analyser n'ont guère évolué au cours des dernières années. Comme il n'est pas possible d'en faire une lecture en continu, on commence par dupliquer l'ADN un grand nombre de fois puis on le fragmente en des myriades de morceaux contenant environ 800 paires de bases. Des ordinateurs sont ensuite mis à contribution pour faire des recoupements et recoller les différentes pièces du puzzle.

L'idée proposée par Henk Postma est simple. Il suffirait, affirme ce chercheur, d'utiliser un feuillet de ce matériau miracle qu’est le graphène en le perçant d'une fente et en le soumettant à deux différences de potentiel, perpendiculaire et parallèle au feuillet. Un brin d'ADN passerait alors à travers la fente sous l'action du champ électrique responsable d'une des différences de potentiel. Il se trouve que lors de ce passage, chaque base donnerait lieu à un courant spécifique dans le feuillet de graphène. En le mesurant, on pourrait alors identifier ces bases en continu ou presque, et même se contenter d'un seul brin d'ADN.

Henk Postma sait que toutes ces considérations ne sont encore que théoriques mais sa méthode pourrait, semble-t-il, séquencer un génome complet en deux heures et demie environ. S'il a raison et si le dispositif peut être fabriqué un jour, ce jeune chercheur aura de bonnes chances de figurer parmi les lauréats du X Prize. Selon des scientifiques comme Changgu Lee, de l'université de Columbia, on peut déjà réaliser le feuillet de graphène percé d'une fente à l'aide d'un microscope à effet tunnel.

Le projet du Archon X Prize for genomics est d'importance et le célèbre cosmologiste Stephen Hawking, atteint lui-même d'une maladie génétique, n'hésite pas à y investir son poids médiatique.