LES PIONNIERS DU SÉQUENÇAGE DE L’ADN REMPORTENT LE MILLENNIUM TECHNOLOGY PRIZE

  • Le duo britannique formé par les professeurs Shankar Balasubramanian et David Klenerman s’est vu décerner le Millennium Technology Prize (prix Millennium de technologie) pour avoir mis au point des techniques révolutionnaires de séquençage de l’ADN.
  • La technologie NGS (Next Generation Sequencing, ou séquençage de nouvelle génération) du duo permet désormais de lire l’ADN en très peu de temps.
  • Elle se traduit par d’énormes avantages pour la société, qu’il s’agisse de contribuer à la lutte contre des maladies mortelles comme le COVID-19 ou le cancer, de mieux comprendre les maladies des cultures agricoles ou d’améliorer la production alimentaire.
  • Parrain du prix, le Président de la République de Finlande, M. Sauli Niinistö, a remis le prix lors d’une cérémonie virtuelle le 18 mai 2021.

Les chimistes Shankar Balasubramanian et David Klenerman, de l’université de Cambridge, sont annoncés aujourd’hui comme les lauréats du Millennium Technology Prize 2020, l’un des plus prestigieux au monde dans les domaines scientifique et technologique, décerné par la fondation Technology Academy Finland (TAF). 

Décerné tous les deux ans depuis 2004 pour souligner l’impact considérable de la science et de l’innovation sur le bien-être de la société, ce prix mondial est doté d’un million d’euros.  L’annonce faite aujourd’hui de l’attribution du prix 2020 a été retardée par la pandémie de COVID-19.

Les professeurs Balasubramanian et Klenerman ont conjointement inventé la technologie Solexa-Illumina de séquençage de l’ADN de nouvelle génération (NGS), qui a amélioré notre compréhension fondamentale de la vie, transformant les biosciences en « big science » en permettant un séquençage rapide, précis, peu coûteux et à grande échelle du génome – le processus consistant à déterminer la séquence d’ADN complète de la composition d’un organisme.  Ils ont ensuite cofondé la société Solexa pour rendre cette technologie plus largement accessible au monde entier.

La technologie a eu – et continue d’avoir – un énorme impact transformateur dans les domaines de la génomique, de la médecine et de la biologie.  On peut mesurer l’ampleur du changement en constatant qu’il a permis d’améliorer par un facteur d’un million la vitesse et le coût par rapport au premier séquençage du génome humain.  En 2000, le séquençage d’un génome humain prenait plus de 10 ans et coûtait plus d’un milliard de dollars.  Aujourd’hui, le génome humain peut être séquencé en une journée pour un coût de 1000 dollars et plus d’un million de génomes humains sont séquencés à grande échelle chaque année, grâce à la technologie co-inventée par les professeurs Balasubramanian et Klenerman.  En conséquence, nous pouvons comprendre les maladies beaucoup mieux et beaucoup plus rapidement.

Principe de fonctionnement

La méthode NGS consiste à fragmenter l’ADN de l’échantillon en de nombreux petits morceaux qui sont immobilisés sur la surface d’une puce et amplifiés localement.  Chaque fragment est ensuite décodé sur la puce, base par base, à l’aide de nucléotides de couleur fluorescente ajoutés par une enzyme. En détectant les nucléotides codés par couleur incorporés à chaque position sur la puce à l’aide d’un détecteur de fluorescence – et en répétant ce cycle des centaines de fois – il est possible de déterminer la séquence d’ADN de chaque fragment.

Les données recueillies sont ensuite analysées à l’aide de logiciels informatiques sophistiqués afin d’assembler la séquence complète de l’ADN à partir de la séquence de tous ces fragments. La capacité de la méthode NGS à séquencer des milliards de fragments en parallèle rend la technique rapide, précise et très rentable. L’invention du séquençage NGS était une approche totalement révolutionnaire et inédite de la compréhension du code génétique de tous les organismes vivants.

Contribution à la lutte mondiale contre le COVID-19

Le séquençage de nouvelle génération offre un moyen efficace d’étudier et d’identifier de nouvelles souches de coronavirus et d’autres agents pathogènes. Avec l’émergence de la pandémie, la technologie est désormais utilisée pour suivre et explorer les mutations virales du nouveau coronavirus, qui constituent une préoccupation mondiale croissante. Ces travaux ont contribué à la création de plusieurs vaccins actuellement administrés dans le monde entier et sont décisifs pour la création de nouveaux vaccins contre de nouvelles souches virales dangereuses. Les résultats seront également utilisés pour prévenir de futures pandémies.

Cette technologie permet également aux scientifiques et aux chercheurs d’identifier les facteurs sous-jacents chez les individus qui contribuent à leur réponse immunitaire au COVID-19. Ces informations sont essentielles pour élucider la raison pour laquelle certaines personnes ont une réaction beaucoup plus défavorable au virus que d’autres. Les résultats de ces études seront d’une valeur inestimable pour comprendre comment minimiser les risques que des personnes développent des réponses inflammatoires exagérées, ce qui est dans l’état actuel des connaissances la cause de certains des symptômes du COVID-19.

Impact sur les soins de santé et le diagnostic au sens large

La technologie de séquençage NGS a révolutionné la recherche biologique et biomédicale mondiale et a rendu possible le développement d’un large éventail de technologies, d’applications et d’innovations connexes. En raison de son efficacité, le séquençage NGS est désormais largement adopté dans les soins de santé et le diagnostic, notamment pour le cancer, les maladies rares, la médecine infectieuse et les tests prénataux non invasifs faisant appel au séquençage.

Il est de plus en plus utilisé pour définir les gènes de risque génétique des patients atteints d’une maladie rare et sert désormais à définir de nouvelles cibles médicamenteuses pour des thérapies innovantes de maladies courantes dans les groupes de patients définis. Le séquençage NGS a également contribué à la création de nouvelles thérapies biologiques très efficaces comme les anticorps et les thérapies géniques.

Dans le domaine du cancer, il est en passe de devenir la méthode analytique standard pour définir un traitement thérapeutique personnalisé. La technologie a amélioré de façon spectaculaire notre compréhension de la base génétique de nombreux cancers à un niveau fondamental et elle est maintenant souvent utilisée à la fois pour les tests cliniques de détection précoce et les diagnostics réalisés à partir de tumeurs et d’échantillons de sang des patients. 

Impact sur la biologie

Outre les applications médicales, le séquençage NGS a également eu un impact majeur sur l’ensemble de la biologie, car il permet l’identification claire de milliers d’organismes dans presque tous les types d’échantillons. Cela est maintenant d’une importance cruciale pour les études sur l’agriculture, l’écologie et la biodiversité.

La professeure d’Académie Päivi Törmä, présidente du Comité de sélection du Millennium Technology Prize, a déclaré :

« Le potentiel futur du séquençage NGS est énorme et l’exploitation de la technologie est encore balbutiante. Cette technologie va contribuer crucialement à la promotion du développement durable grâce à la personnalisation de la médecine, à la compréhension et à la lutte contre les maladies mortelles, en améliorant ainsi la qualité de la vie. Les professeurs Balasubramanian et Klenerman méritent amplement ce prix. »

C’est la première fois que le prix est décerné à plus d’un lauréat pour la même innovation, célébrant ainsi l’importance de la collaboration.

La professeure Marja Makarow, présidente de Technology Academy Finland, a déclaré :

« La collaboration est un élément essentiel pour garantir un changement positif pour l’avenir. Le séquençage de nouvelle génération est l’exemple parfait de ce que permettent de réaliser le travail d’équipe et des individus issus d’horizons scientifiques différents qui convergent pour résoudre un problème.

« La technologie mise au point par les professeurs Balasubramanian et Klenerman a également joué un rôle clé dans la découverte de la séquence du coronavirus, qui a quant à elle permis la création des vaccins – en soi un triomphe pour la collaboration transfrontalière – et a contribué à l’identification des nouveaux variants du COVID-19. »

Dans une déclaration commune, les professeurs Shankar Balasubramanian et David Klenerman ont déclaré :

« Nous sommes ravis et honorés d’être les dixièmes lauréats du Millennium Technology Prize.  C’est la première fois que nous recevons un prix international reconnaissant notre contribution au développement de la technologie – mais il ne revient pas qu’à nous, il revient à toute l’équipe qui a joué un rôle clé dans le développement de la technologie et à tous ceux qui nous ont inspirés dans notre parcours. »

Sur les neuf précédents lauréats du Millennium Technology Prize, trois ont par la suite obtenu un prix Nobel.

Demain (19 mai 2021), les professeurs Balasubramanian et Klenerman donneront la conférence du Millennium Technology Prize, consacrée à leur innovation, à 16h30 (EEST) au Millennium Innovation Forum. La conférence est accessible ici.

 

Notes à l’attention des journalistes :

  1. Chronologie du développement du séquençage de nouvelle génération :

1994 : Les professeurs Shankar Balasubramanian et David Klenerman entament leur collaboration en vue de concevoir une nouvelle méthode de séquençage de l’ADN.  Leur méthode repose sur le séquençage en parallèle d’un grand nombre de molécules d’ADN sur une surface, pour réaliser un séquenceur d’ADN hautement miniaturisé et rapide.

1997 : Les premiers calculs suggèrent que l’approche serait transposable à plus grande échelle de manière à permettre le séquençage de milliards de bases d’ADN en quelques jours sur un seul instrument, rendant possible le séquençage rapide d’un génome humain.

1998 : Pour commercialiser l’innovation, les professeurs Klenerman et Balasubramanian déposent plusieurs brevets clés et cofondent la société Solexa Ltd.  Le premier génome humain séquencé à l’aide de cette technologie est publié.

2007 : La technologie est rachetée par Illumina, Inc. et encore optimisée pour permettre le séquençage de trillions de bases d’ADN lors de chaque expérimentation. La technologie continue d’avoir un impact transformateur dans les domaines de la génomique, de la biologie et de la médecine.

  1. Regardez la vidéo des lauréats du Millennium Technology Prize 2020 ici et téléchargez les photos des lauréats ici.
  1. Décerné tous les deux ans et doté d’un million d’euros, le Millennium Technology Prize est un prix mondial récompensant une innovation technologique pionnière qui améliore la qualité de vie des gens et promeut le développement durable. Les innovations gagnantes doivent avoir de considérables répercussions sociales positives, être commercialement viables et promouvoir le bien-être de l’humanité. Le Millennium Technology Prize est décerné par Technology Academy Finland
  1. Les lauréats précédents du Millennium Technology Prize sont :
  • Sir Tim Berners-Lee (2004), pour le World Wide Web ;
  • Le professeur Shuji Nakamura (2006), pour la production de la première LED en bleu réussie, dernière étape dans la création d’une LED brillante en blanc ;
  • Le professeur Robert Langer (2008), pour son travail de pionnier dans le domaine de la libération contrôlée des médicaments, consistant à libérer les médicaments dans le corps d’un patient au fil du temps ;
  • Le professeur Michael Grätzel (2010), pour les cellules à pigment photosensible de troisième génération, ouvrant la voie aux fenêtres génératrices d’électricité et aux panneaux solaires à faible coût ;
  • Lauréats conjoints (2012) : Le professeur Shinya Yamanaka, pour la recherche éthique sur les cellules souches ; et Linus Torvalds pour le système d’exploitation open source Linux, qui est devenu le socle des smartphones, tablettes, téléviseurs numériques et superordinateurs Android dans le monde entier ;
  • Le professeur Stuart Parkin (2014), pour avoir développé une densité de stockage de données accrue, qui a permis de multiplier par mille la capacité de stockage des lecteurs de disques magnétiques ;
  • Dr Frances Arnold (2016), pour ses travaux sur l’évolution dirigée ; et,
  • Dr Tuomo Suntola (2018), pour le dépôt par couche atomique (ALD), qui permet de fabriquer des couches de matériaux d’une minceur nanométrique pour les microprocesseurs et les appareils à mémoire numérique, ce qui a contribué à révolutionner les smartphones.
  1. Contacts avec les médias et demandes d’interviews :
    Alex Jungwirth, Apollo Strategic Communications
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