Réseaux génétiques
Quelle est l'influence des interactions génétiques sur la santé et le développement?
Nos gènes déterminent toutes sortes de choses en nous, y compris notre prédisposition à de nombreuses maladies. Mais c’est seulement dans un nombre limité de cas que notre compréhension est suffisante pour savoir comment un changement génétique se propage dans le réseau d’interactions moléculaires et cellulaires pour finalement mener à la maladie.
Si nous arrivons à mieux comprendre le fonctionnement de ces interactions et le mode de propagation dans le système des effets des perturbations génétiques, nous serons mieux à même de cerner les causes fondamentales de nombreuses maladies génétiques complexes, comme l’autisme, l’asthme, la maladie d’Alzheimer et de nombreux cancers.
Le programme Réseaux génétiques du CIFAR est en train d’élucider des interactions génétiques et moléculaires pour mieux comprendre le fonctionnement et la défaillance des systèmes biologiques. Il a pour objectif de cartographier des réseaux complets d’interactions génétiques et moléculaires et d’exploiter ensuite ces données pour découvrir les règles qui régissent comment les gènes s’influencent les uns les autres, les facteurs environnementaux qui modifient ces interactions et comment les effets des changements génétiques se propagent dans les systèmes biologiques.
Le programme Réseaux génétiques réunit des généticiens et des biologistes moléculaires et computationnels qui travaillent avec une grande variété d’espèces, qu’il s’agisse de levures, de drosophiles, de vers, de souris ou d’humains. Comme l’évolution a conservé un grand nombre de gènes et d’interactions génétiques au fil de millions d’années – par exemple, l’humain et la levure partagent environ 40 pour cent de leurs gènes – des recherches sur des organismes plus simples peuvent nous aider à mieux comprendre l’être humain. Cette étude largement intégrée des réseaux génétiques est sans égal dans le monde entier. Elle a contribué à l’embauche d’éminents chercheurs qui ont maintenant la possibilité d’interagir et de collaborer avec de grands chercheurs d’autres pays. Grâce à ces travaux, les chercheurs sont en train d’élucider comment des réseaux d’interactions moléculaires assurent la médiation des effets de combinaisons de perturbations génétiques. De plus, ils produisent diverses cartes, comme celles de génomes personnels ou d’états de santé et de maladie. Le programme multidisciplinaire Réseaux génétiques a beaucoup profité des travaux d’avant-garde d’autres programmes du CIFAR. Par exemple, des chercheurs du programme ont eu recours à l’apprentissage profond – une technique d’apprentissage automatique créée par des boursiers du CIFAR au sein du programme Apprentissage automatique, apprentissage biologique (anciennement le programme Calcul neuronal et perception adaptative) – pour mieux prédire comment les changements génétiques mènent à la maladie humaine.
Une explosion récente dans les technologies de séquençage génétique a permis d’identifier un immense catalogue de gènes. Toutefois, il nous reste encore à comprendre comment l’information encodée dans les gènes, et le grand nombre d’interactions entre eux, donnent lieu aux traits et aux caractéristiques qui sont propres à chacun de nous. En mettant au point des méthodes qui prédisent des résultats directs, y compris la maladie, à partir de la constitution génétique complexe d’une personne, le programme contribue à jeter les bases qui mèneront à une médecine personnalisée en fonction du génome de chaque personne. Les chercheurs ont réalisé des progrès dans l’élucidation des causes de maladies issues d’un seul gène, comme la fibrose kystique et la maladie de Huntington. Toutefois, nous avons maintenant besoin de mieux comprendre comment plusieurs gènes subissent des mutations et modifient des réseaux d’interactions moléculaires et cellulaires pour causer des maladies plus complexes. Même s’il y a des centaines de variantes génétiques chez l’humain, plusieurs d’entre elles ne mènent à la maladie que dans des combinaisons spécifiques.
Les membres du programme, individuellement et collectivement, ont réalisé d’importants progrès dans la cartographie des interactions génétiques. Des cartes de réseaux partielles existent maintenant pour plusieurs organismes modèles, y compris deux espèces de levures différentes et le nématode. Des travaux de cartographie de cellules humaines en culture sont en cours. Les membres du programme ont analysé comment les interactions génétiques sont conservées entre les espèces, une question clé pour appliquer les connaissances des systèmes modèles à des organismes plus complexes, y compris l’humain. Les chercheurs du programme ont maintenant recours à de nouvelles cartes d’interactions génétiques et à des études sur la conservation pour se pencher sur de grandes questions relatives à l’évolution et mieux comprendre le fondement génétique de nombreuses maladies humaines.
ARTICLES NOTABLES
Davierwala, A.P. et coll. « The synthetic genetic interaction spectrum of essential genes. » Nature Genetics, 37 (2005) : 1147-52. RÉUMÉ
Redon, R. et coll., « Global variation in copy number in the human genome. » Nature, 444 (2006) : 444-454. RÉSUMÉ
Levy, S. et coll, « The Diploid Genome Sequence of an Individual Human. » PLoS Biology 5, 10 (2007) : e254. RÉSUMÉ
Y. Barash et al, « Deciphering the splicing code. » Nature 465, 7294 (2010) : 53–59. RÉSUMÉ
Fondation
2005
Dates de renouvellement
2010, 2016
Collaborations interdisciplinaires
Génétique
Biochimie
Biologie moléculaire
Biologie computationnelle
Bioinformatique
Biologie cellulaire, évolutive et des systèmes
Pathologie
Immunologie
Biotechnologie
Boursiers et conseillers
Directeurs de programme
Frederick P. Roth
Coresponsable de programme
Boursiers
Brenda Andrews
Membre
Charles M. Boone
Membre
Réseaux Génétiques
Aravinda Chakravarti
Membre
Maitreya Dunham
Membre
Andrew Fraser
Membre
Philip Hieter
Membre
Timothy R. Hughes
Membre
Jason Moffat
Membre
Chad Myers
Membre
Stephen W. Scherer
Membre
Olga Troyanskaya
Membre
A.J. Marian Walhout
Membre
Conseillers
David Botstein
Responsable de comité consultatif
Robert Waterston
Spécialiste-conseil
Chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli
Hannah Carter
Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2017-2019
Douglas Fowler
Membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli 2017-2019
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