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À propos du projet international HapMap

L'objectif du projet international HapMap est de développer une carte haplotype du génome humain ("HapMap") qui décrira les variations courantes dans la séquence de l'ADN humain. On prévoit que HapMap deviendra une ressource clé pour les scientifiques à la recherche des gènes associés à la santé, à la maladie et à la réponse aux médicaments et à l'environnement. L'information générée par le projet sera dans le domaine public.

Le projet est le fruit d'une collaboration entre des scientifiques japonais, britanniques, canadiens, chinois, nigérians et américains. [Voir Groupes participants et Groupes de Planification Initiaux.]. Le projet, d'une durée prévue d'environ trois ans, a été lancé officiellement par une réunion qui s'est tenue du 27 au 29 octobre 2002 (http://genome.gov/10005336).

Variation génétique et utilisation de HapMap

La plupart des maladies courantes, notamment le diabète, le cancer, les accidents cérébrovasculaires, les maladies cardiaques, la dépression et l'asthme, sont attribuables à des ensembles de gènes et à des facteurs environnementaux. Bien qu'environ 99,9% de la séquence d'ADN soit la même chez tous les humains, la fraction de la séquence qui varie joue un rôle important, car elle détermine les différences entre les individus en termes de risque de maladie et de réponse aux médicaments. La découverte de ces variations de séquence d'ADN est l'une de nos meilleures chances d'élucider les causes complexes des maladies chez les humains.

Les sites où la séquence d'ADN du génome peut varier d'une seule base d'un individu à l'autre se nomment polymorphismes nucléotidiques simples (SNP). Par exemple, certaines personnes peuvent avoir, dans un chromosome, une base A en un site particulier, alors que d'autres ont une base G à cet endroit. Ces différentes formes sont nommées allèles.

Une séquence d'ADN contenant un site SNP. Les allèles A et G sont illustrés.

Chaque individu possède deux copies de tous les chromosomes, exception faite des chromosomes sexuels. L'ensemble d'allèles appartenant à un individu se nomme le génotype. Dans le cas du SNP illustré ci-dessus, une personne pourrait avoir le génotype AA, AG ou GG (consulter le site http://www.dnaftb.org/dnaftb/ pour en savoir plus sur la génétique de base). Le terme génotype peut désigner une paire d'allèles SNP en un site particulier ou en plusieurs sites dans le génome. La méthode de détermination du génotype d'un individu se nomme génotypage.

Il existe environ 10 millions de SNP chez les humains. Les allèles SNP les plus rares ont une fréquence d'au moins 1%. Les allèles SNP rapprochés tendent à être demeurer regroupés lors de la transmission héréditaire. Un tel groupe d'allèles SNP associés dans une région d'un chromosome se nomme haplotype. La plupart des régions chromosomiques comptent seulement quelques haplotypes communs (chacun ayant une fréquence d'au moins 5%), qui représentent la majorité des variations génétiques entre les individus d'une population. Bien qu'une région chromosomique puisse contenir de nombreux SNP, la localisation de quelques SNP marqueurs suffit pour connaître la nature de la variation génétique dans une région.

Une région chromosomique où seuls les SNP sont montrés. Trois haplotypes sont illustrés. Les deux SNP colorés suffisent à identifier (marquer) chacun des haplotypes. Par exemple, si les deux sites SNP marqueurs du chromosome portent les allèles A et T, on peut déduire qu'il s'agit du premier haplotype.

HapMap vise à cartographier les variations courantes du génome humain. Cette cartographie comprendra les régions chromosomiques comportant des SNP fortement associés, les haplotypes de ces régions et les SNP marqueurs correspondants. Elle décrira également les régions chromosomiques où les associations entre les SNP sont plus faibles.

Les scientifiques à la recherche des gènes liés aux maladies, comme le diabète, compareront un groupe de personnes affectées par la maladie et un groupe de personnes saines. Les régions chromosomiques où la fréquence des haplotypes différera entre les deux groupes seront des candidates pour contenir des gènes liés à la maladie. En théorie, les chercheurs pourraient tenter de découvrir ces régions en entreprenant le génotypage des 10 millions de SNP, mais le coût des méthodes de génotypage actuelles est prohibitif. HapMap identifiera 200 000 à 1 million de SNP marqueurs qui contiendront presque autant d'information de cartographie que les 10 millions de SNP. Sans cette considérable réduction des coûts, la recherche sur les maladies serait irréalisable.

Populations et échantillons

La plupart des haplotypes courants se retrouvent dans toutes les populations humaines; cependant, leur fréquence peut varier d'une population à l'autre. C'est pourquoi on doit échantillonner plusieurs populations avant de faire le choix des SNP marqueurs. Des études préliminaires ont révélé suffisamment de variations de fréquence d'haplotypes entre des populations du Nigeria (Yorubas), du Japon, de la Chine et des États-Unis (échantillons de résidents originaires d'Europe du Nord et de l'Ouest recueillis en 1980 par le Centre d'étude du polymorphisme humain (CEPH) dans le cadre d'autres projets de cartographie génétique) pour justifier le développement de HapMap au moyen d'une analyse à grande échelle des haplotypes de ces populations. Forte de l'information recueillie auprès de ces populations, HapMap devrait être pertinente pour toutes les populations du monde. Cependant, pour évaluer le gain d'information que représenterait l'inclusion d'autres populations, une étude parallèle analysera les haplotypes d'une série de régions chromosomiques dans des échantillons de plusieurs populations additionnelles.

Les échantillons d'ADN pour le projet HapMap proviendront de 270 individus: Yorubas d'Ibadan, au Nigeria (30 trios parents-enfant adulte), Japonais de Tokyo (45 individus sans lien de parenté), Chinois Han de Beijing (45 individus sans lien de parenté) et échantillons du CEPH (30 trios). Ce nombre d'échantillons permettra au projet d'identifier presque tous les haplotypes d'une fréquence de 5% ou plus. La cueillette des échantillons suit des protocoles approuvés par les comités d'éthique compétents. Elle a été soumise à un processus d'engagement dans la collectivité ou de consultation publique respectant la culture locale et est conditionnelle au consentement éclairé des individus. Le processus d'engagement dans la collectivité a été conçu pour répondre aux questionnements propres à chaque culture à l'égard du projet et donner l'occasion aux collectivités participantes de contribuer aux procédures de consentement éclairé et au protocole de cueillette des échantillons.

Les échantillons du CEPH sont disponibles auprès de l'institut sans but lucratif Coriell Institute for Medical Research (http://locus.umdnj.edu/nigms/). L'ADN et les lignées cellulaires des autres échantillons sanguins seront disponibles auprès de l'institut Coriell en 2004 pour des études subséquentes approuvées par les comités d'éthique compétents. Aucuns renseignements personnels ni information médicale ne seront associés aux échantillons, qui seront identifiés par le sexe et la population d'origine seulement. Un groupe de conseillers sera mis sur pied dans chaque collectivité faisant l'objet d'une cueillette d'échantillons, pour assurer la liaison avec l'institut Coriell et vérifier que les usages ultérieurs des échantillons seront conformes aux conditions du consentement éclairé.

Questions d'éthique

Le projet soulève de nombreuses questions d'éthique. Étant donné qu'aucuns renseignements personnels ne sont associés aux échantillons, le risque de violation de la vie privée des donneurs est minimal. Cependant, la population d'origine figurera sur les échantillons pour permettre aux chercheurs de choisir les marqueurs SNP les plus utiles à la recherche ultérieure dans chaque population. Les marqueurs SNP seront sélectionnés selon la fréquence des haplotypes. Les marqueurs SNP de certaines régions pourront varier d'une population à l'autre, si les fréquences des haplotypes diffèrent considérablement. Les SNP et la fréquence des haplotypes de chaque population seront donc calculés aux fins de comparaison. Cette procédure comporte un risque de stigmatisation ou de discrimination, dans la mesure où il serait possible de découvrir qu'une variante associée à une maladie a une fréquence plus élevée dans une population. Les risques associés à cette variante pourraient alors être indûment généralisés à l'ensemble de la population. En outre, on doit prendre garde au fait que les "populations" décrites dans le projet, dont la définition repose sur l'ascendance géographique, pourraient être interprétées comme des "races" (un concept surtout social) et considérées à tort comme des concepts précis et significatifs fondés sur la biologie. Des consultations publiques ont été entamées pour que les collectivités fassent entendre leurs inquiétudes à cet égard.

Stratégie scientifique

Le développement de HapMap prévoit le génotypage d'au moins un million de SNP dans le génome humain. Au moment du lancement du projet, on comptait 2,8 millions de SNP dans la base de données publique dbSNP (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP). Cependant, trop peu de SNP ont été identifiés dans de nombreuses régions chromosomiques, et de nombreux autres sont trop rares pour revêtir une quelconque utilité. Il s'est donc révélé nécessaire d'identifier des millions de SNP additionnels pour créer HapMap. En septembre 2003, le projet avait découvert 2,8 millions de nouveaux SNP, et la liste de SNP continue de s'allonger.

Le génotypage sera effectué dans dix centres au Canada, en Chine, au Japon, au Royaume-Uni et aux États-Unis. Chaque centre génotypera tous les échantillons des chromosomes qui lui sont assignés [assignation des chromosomes]. Les centres emploient cinq techniques de génotypage différentes. Le projet produira initialement (d'ici juin 2004 environ) une carte de 600 000 SNP espacés uniformément sur tout le génome, soit une densité d'un SNP à toutes les 5 000 bases. Des SNP additionnels seront génotypés pour établir les haplotypes. La qualité du génotypage sera contrôlée par la duplication des échantillons, le génotypage d'un ensemble de SNP de contrôle par tous les centres et la vérification, par un centre, d'un échantillon des génotypes produits par un autre centre.

Analyse des données

La base de données produite par le projet comprendra les génotypes individuels des 270 échantillons et la fréquence des allèles SNP et des génotypes de chaque population. Pour définir les haplotypes et sélectionner les SNP marqueurs, des mesures standard d'association de SNP seront utilisées, comme D' et r², et de nouvelles méthodes d'analyse seront développées. Comme les résultats du projet seront du domaine public, d'autres chercheurs pourront analyser les données et améliorer les méthodes d'analyse. Les données mettront en lumière les variations génétiques courantes du génome humain, notamment l'importance des variations entre les individus, les régions où la fréquence des haplotypes varie d'une population à l'autre et le taux d'association des SNP dans différentes régions chromosomiques.

Politiques d'accès aux données et de propriété intellectuelle

Toutes les données produites dans le cadre du projet seront de domaine public, de manière à ce que tout chercheur puisse les consulter. Les nouveaux SNP, les analyses de génotypage des SNP et les fréquences d'allèles SNP, de génotypes et d'haplotypes seront publiés peu après leur découverte. Une fois qu'une densité suffisante de SNP aura été génotypée pour circonscrire une région de forte association, les haplotypes, les génotypes individuels et les SNP marqueurs de cette région seront mis à la disposition du public sans restriction. Cependant, avant même que la densité des données permette la définition de telles régions, les génotypes individuels seront mis à la disposition du public aux conditions d'un contrat de licence d'accès imposant des contraintes minimales. Les utilisateurs devront accepter de ne pas restreindre l'accès aux données par des tiers et de partager les données seulement avec des contreparties ayant également accepté les conditions du contrat. Le seul objectif de ce mécanisme temporaire d'accès limité aux données est de faire en sorte que les données du projet demeurent du domaine public. Au terme du projet, toutes les données non publiées seront mises à la disposition du public.

Le projet ne prévoit pas d'études établissant de liens entre la variation génétique et des phénotypes comme le risque de contracter une maladie et la réponse à des médicaments, c'est-à-dire une "utilité spécifique". Les participants au projet sont d'avis que des SNP, des génotypes ou des haplotypes pour lesquels aucune utilité spécifique n'a été identifiée ne représentent pas une invention brevetable. Les politiques d'accès aux données n'interdit pas aux utilisateurs de faire des demandes de brevet pour des SNP ou des haplotypes pour lesquels ils ont démontré une utilité spécifique, dans la mesure où ils n'empêchent pas d'autres parties d'avoir accès aux données du projet.

Politique interne d'accès aux données

Les participants au projet international HapMap n'utiliseront pas les données du projet (y compris les données qu'ils produisent eux-mêmes) pour d'autres projets dans leurs laboratoires avant que celles-ci ne soient publiées, soit dans dbSNP (pour les SNP, les analyses de SNP et les fréquences d'allèles et de génotypes) ou dans la Genotype Database (pour les haplotypes et les génotypes individuels).

Les participants au projet international HapMap auront accès aux données du projet selon les mêmes modalités que les autres utilisateurs. L'accès aux données sur les génotypes et les haplotype sera assujetti aux conditions d'un contrat de licence d'accès public. Tous les participants au projet ont accepté les conditions dudit contrat, qui sont les mêmes pour les utilisateurs ne prenant pas part au projet.