Nouveau Centre de Génomique Synthétique

Les membres du directoire Edward Lemke, Sylvia Erhardt et le porte-parole du centre Michael Knop, ainsi que Phil-Alan Gärtig de la Fondation Carl Zeiss (de gauche à droite, photo : Université de Heidelberg – Communication et Marketing, Uwe Anspach) / g.d.g : Les trois membres du conseil d'administration Edward Lemke, Sylvia Erhardt et le porte-parole du centre Michael Knop, ainsi que Phil-Alan Gärtig de la Fondation Carl Zeiss (Photo : Uwe Anspach, Université de Heidelberg – Communications et Marketing)

Faire avancer l'application et le développement de nouvelles technologies de synthèse de l'ADN afin de préparer le terrain pour la fabrication de génomes entièrement artificiels – tel est l'objectif d'un nouveau centre interdisciplinaire en cours de création à l'Université de Heidelberg, à l'Institut de Technologie de Karlsruhe (KIT) et à l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU). Au sein du Center for Synthetic Genomics, de nouvelles avancées en génomique synthétique seront encouragées par la recherche fondamentale et le développement technologique en utilisant des méthodes d'intelligence artificielle (IA). La Fondation Carl Zeiss soutient la création de ce centre sur une période de six ans avec un financement total de douze millions d'euros.

À long terme, il sera possible de concevoir et de produire de longues séquences d'ADN pour des applications dans la recherche, les sciences des nanomatériaux ou la médecine. Le premier porte-parole du nouveau centre est le biologiste systémique, professeur Michael Knop, directeur adjoint du Centre de biologie moléculaire de l'Université de Heidelberg (ZMBH).

Alors que les deux dernières décennies en recherche génomique ont été marquées par le développement de nouvelles techniques de séquençage génomique, il deviendra désormais possible, grâce à de nouvelles méthodes de synthèse de l'ADN et d'assemblage de génomes, de modifier plus rapidement et plus facilement des génomes, voire de créer entièrement de nouveaux génomes. Cette vision sera poursuivie par le Centre pour la génomique synthétique Heidelberg – Karlsruhe – Mayence (CZS Center SynGen) dans les années à venir. Les chercheurs des trois universités envisagent également, avec l'aide de l'IA pour l'analyse et la modélisation, de concevoir des séquences d'ADN synthétique afin de modifier délibérément le génome des organismes et de leur conférer de nouvelles fonctionnalités. L'objectif est d'en extraire ce que l'on appelle des biothérapies, c'est-à-dire des produits fabriqués par biotechnologie. À long terme, ils seront utilisés pour produire des médicaments bio, développer des thérapies géniques, créer des plantes résistantes aux parasites, produire des biocarburants ou faire progresser la recherche sur de nouveaux matériaux.

« Avec les centres CZS, nous réunissons des expertises de différents sites et disciplines. Les sciences de la vie nécessitent particulièrement une forte interdisciplinarité. Au CZS Center SynGen, nous souhaitons faire avancer la fabrication d'ADN artificiel et exploiter le potentiel immense pour la recherche, la médecine et au-delà », explique le Dr Felix Streiter, directeur général de la Fondation Carl Zeiss, motivant ainsi le soutien au deuxième centre CZS en Allemagne.

« Le Center for Synthetic Genomics rassemble les compétences de trois institutions de recherche de renom, qui travaillent désormais ensemble, de la recherche fondamentale au développement technologique, dans un domaine d'avenir crucial », déclare le professeur Oliver Kraft, représentant du président du KIT. « L'objectif est de développer diverses applications en biotechnologie, notamment pour la médecine, mais aussi pour les sciences des matériaux. Nous sommes très heureux de pouvoir contribuer avec notre expertise. »

Génomique synthétique

« La génomique synthétique est un domaine de recherche jeune, mais en croissance rapide à l’échelle mondiale, avec un potentiel de transfert pour relever divers défis sociétaux importants. Dans notre nouveau centre, nous réunissons l'expertise complémentaire des trois universités de Heidelberg, Karlsruhe et Mayence, fortes en sciences de la vie, en ingénierie des systèmes moléculaires et en recherche biomédicale. Nous voulons ainsi contrôler toutes les étapes de la génomique synthétique, de la conception à la fabrication, jusqu’à l’application de matériaux génétiques et d’organismes synthétiques », explique le porte-parole du centre, le professeur Michael Knop. « Ce nouveau centre nous donnera une opportunité unique de relier de manière innovante différentes expertises et disciplines. En particulier, le dialogue entre biologie et médecine avec des spécialistes en simulation et modélisation nous ouvrira de nouvelles voies, non seulement pour générer des génomes synthétiques, mais aussi pour mieux comprendre et exploiter les modifications naturelles et artificielles ainsi que les mécanismes épigénétiques », explique la professeure Sylvia Erhardt, biologiste moléculaire au KIT. Le trio de direction du CZS Center SynGen comprend, aux côtés de Knop et Erhardt, le chimiste biophysicien, professeur Edward Lemke, de l’Université de Mayence.

Le CZS Center SynGen a commencé ses activités en janvier 2024. Des chercheurs de différentes disciplines, notamment la biologie, la biochimie, la biophysique, la biotechnologie, la biologie synthétique, le génie biologique, mais aussi la philosophie, le droit, la génomique, l’immunologie, l’épigénétique, la virologie et la science des données, collaborent sur les trois sites. L’objectif est également d’attirer d’autres experts internationaux et jeunes chercheurs pour travailler dans ce nouveau centre. Par ailleurs, un centre de compétences pour la synthèse d’ADN synthétique, le CZS Center Synthetic DNA Accelerator Lab, sera créé à Heidelberg. À Karlsruhe, la plateforme de matériaux virtuelle existante sera complétée par une unité ADN pour étendre l’expertise en modélisation multi-échelle et en conception virtuelle des acides nucléiques comme l’ADN. Le CZS Center SynGen intégrera également des chercheurs du Centre allemand de recherche sur le cancer (DKFZ) et de l’Institut de recherche théorique de Heidelberg, ainsi que des partenaires externes issus du monde scientifique et industriel.

Le CZS Center SynGen a été officiellement inauguré lors d’une cérémonie le 4 mars 2024 à l’Université de Heidelberg. Outre les chercheurs principaux, des représentants de la Fondation Carl Zeiss et des universités partenaires ont assisté à l’événement.

À propos de la Fondation Carl Zeiss

La Fondation Carl Zeiss vise à créer des espaces pour des avancées scientifiques majeures. En tant que partenaire de l’excellence scientifique, elle soutient à la fois la recherche fondamentale et la recherche appliquée, ainsi que l’enseignement dans les disciplines STEM (mathématiques, informatique, sciences naturelles et technologie). Fondée en 1889 par le physicien et mathématicien Ernst Abbe, la Fondation Carl Zeiss est l’une des plus anciennes et des plus grandes fondations privées de soutien à la recherche scientifique en Allemagne.