Illumina (ILMN) : Construire les pioches et les pelles de l’ère génomique

Courbe du coût du séquençage du génome

Pendant la majeure partie de l’histoire de la médecine, les médecins se sont limités à observer les symptômes et à essayer de les soulager. Cela a été particulièrement vrai pour les maladies non infectieuses découlant d’un dysfonctionnement du corps, y compris les maladies génétiques.

Avec la découverte de la structure et de la fonction de l’ADN, lauréat du Prix Nobel de médecine 1962, nous avons commencé à mieux comprendre le fonctionnement réel du système biologique. La technologie PCR, lauréate du Prix Nobel de médecine 1993, a ouvert de nouvelles voies d’analyse.

Cela s’est encore davantage développé lorsque le séquençage complet des génomes a commencé. Le premier génome humain a été séquencé en 2003 après 13 ans de travail acharné, pour un coût de 3 milliards de dollars. Rapidement, le séquençage complet du génome est devenu de plus en plus bon marché. En 2007, il ne coûtait « seulement » 1 million de dollars pour séquencer un génome complet. En 2014, seulement 1 000 $. Aujourd’hui, le coût est d’environ 200 $ et continue de baisser.

Cela rappelle la loi de Moore, qui a intégré les ordinateurs dans notre quotidien en prévoyant que le nombre de transistors par pouce carré sur une puce microélectronique doublerait chaque année tandis que le coût de fabrication par composant serait réduit de moitié.

Cependant, la baisse des coûts génomiques a été encore plus spectaculaire. Elle a été rendue possible par le NGS: le séquençage de nouvelle génération. Il exploite les avancées des puces en silicium, mais au lieu de lire du code binaire, il lit le code génétique. Et plus la fabrication des puces en silicium progressait, plus le NGS devenait efficace.

Au cours des dix dernières années, le coût par génome s’est effondré au point de devenir un test bon marché parmi l’arsenal de tests disponibles pour les professionnels de santé.

Source: Illumina

Au cœur de cette révolution se trouve la plus grande entreprise de machines de séquençage du génome : Illumina.

Aperçu d’Illumina

Illumina en chiffres

De loin le plus grand producteur de machines de séquençage du génome, Illumina est un pionnier du secteur et a fait progresser la technologie de séquençage pendant des décennies.

Elle possède actuellement plus de 22 000 séquenceurs installés dans 165 pays.

Environ la moitié des consommables des machines de séquençage d’Illumina sont utilisés dans des applications cliniques, l’autre moitié étant employée dans des laboratoires de recherche publics et privés. Dans les applications cliniques, la moitié de la demande provient de l’oncologie, suivie des tests génétiques de maladies (GDT).

Source: Illumina

La majeure partie des revenus d’Illumina provient des Amériques et de l’Europe, avec seulement 7 % provenant de la Chine. Ainsi, la récente classification d’Illumina sur la « liste des entités non fiables » de la Chine en représailles aux tarifs de Trump est peu susceptible d’avoir de grandes conséquences. Cela pourrait toutefois freiner les plans de l’entreprise d’étendre sa production localisée en Chine pour inclure à la fois les instruments et les consommables d’ici 2028.

Source: Illumina

Génomique à lecture courte

Illumina se concentre sur la lecture de courtes séquences génétiques. Cela signifie qu’elle lit de petits segments du génome un par un, avant de les assembler en un tout cohérent.

Ce n’est pas nécessairement le type de séquençage utilisé pour les projets de recherche complexes, qui privilégient le séquençage à lecture longue, mais c’est le plus couramment pratiqué. Le séquençage à lecture longue devient progressivement la niche choisie par un rival de longue date d’Illumina, Pacific Bioscience (PACB ).

La lecture courte est la méthode utilisée pour le génotypage, la découverte de variantes nucléotidiques simples associées aux maladies génétiques (cas le plus fréquent), et la détection précoce du cancer avec la biopsie liquide (plus d’informations sur cette technologie et ce marché ci‑dessous).

L’entreprise prévoit que la demande de NGS (séquençage de nouvelle génération) croîtra de 18 % de TCAC pour les applications cliniques et de 6 % de TCAC pour la recherche, augmentant le marché total adressable (TAM) du secteur de 100 milliards de dollars pour le clinique et de 25 milliards de dollars pour la recherche d’ici 2033.

Source: Illumina

Modèle économique et part de marché

Illumina génère une partie de ses revenus en vendant ses machines de séquençage, mais la majeure partie de ses revenus provient des consommables utilisés pour faire fonctionner ces machines et réaliser le séquençage. Ces consommables sont des produits chimiques spéciaux et des brins d’ADN, chaque machine de séquençage fonctionnant généralement uniquement avec les produits fournis par le fabricant d’origine.

Par exemple, au quatrième trimestre 2024, 698 M$ sur un total de 1,1 M$ de revenus provenaient des ventes de consommables. Une grande partie de ces revenus récurrents est liée à la dernière machine de séquençage haute vitesse d’Illumina, NovaSeq X, lancée fin 2023 et désormais entièrement déployée, responsable de 2040 % du total des revenus de consommables.

Ainsi, cela crée non seulement un flux de revenus stable pour Illumina, mais verrouille également ses clients dans un partenariat à long terme avec l’entreprise.

Les clients existants peuvent également être réticents à changer de fournisseur, leurs protocoles de recherche ou médicaux étant calibrés avec les machines Illumina. Il peut aussi être difficile de comparer les résultats entre différentes machines pour des recherches de suivi.

Ainsi, toute refonte serait coûteuse et chronophage, et impliquerait également la reformation des techniciens et chercheurs effectuant le séquençage.

Historiquement, ces effets, qui verrouillent les clients existants dans l’écosystème Illumina, ont constitué un avantage concurrentiel important, limitant fortement la capacité de rivaux comme Pacific Biosciences à pénétrer le marché.

Un reflet de cette domination du marché, Illumina détenait plus de 90 % de part de marché des tests de génomique clinique en 2024.

Ainsi, bien que les marchés de niche et certains domaines de recherche voient plus de concurrence (comme le séquençage à lecture longue de PacBio, Element Bioscience à débit moyen, ou Ultima Genomics à faible coût), Illumina contrôle toujours la majeure partie du marché du séquençage d’ADN et du génome.

Performance financière d’Illumina

Malgré les progrès explosifs de la technologie génomique et l’approbation du premier médicament d’édition génétique basé sur CRISPR pour CRISPR Therapeutics (CRSP ) (suivez le lien pour le rapport d’investissement associé), les dernières années ont été difficiles pour les investisseurs d’Illumina.

Cela fait suite à un déclin général du secteur biotechnologique, après une forte croissance et des attentes encore plus fortes pendant les années de pandémie, culminant en 2021.

Source: Google Finance

Ces chiffres boursiers ne reflètent pas la croissance de l’entreprise, avec une hausse de 30 % d’une année sur l’autre de l’activité de séquençage, notamment grâce à l’adoption croissante d’instruments à haut et moyen débit.

Et Illumina a dépensé d’importantes sommes en R&D pour préparer la prochaine génération de technologie de séquençage, environ 1,2 milliard de dollars rien qu’en 2024.

Avenir d’Illumina

Multiomiques

L’émergence du séquençage du génome bon marché et automatisé a généré un flot de données biologiques jamais vu auparavant.

En parallèle, la complexité même des systèmes vivants a conduit à l’émergence des multiomiques, un domaine qui regroupe tous les sous‑segments -omiques des sciences biologiques et présenté comme la prochaine étape en biotechnologie :

• Génomique: l’analyse de la séquence d’ADN dans le noyau des cellules.
• Transcriptomique: l’analyse de l’ARNm portant les instructions de l’ADN.
• Épigénomique: la modification du génome sans affecter la séquence génétique, ou « épigénétique ».
• Protéomique: l’analyse des protéines, y compris la modification des protéines par des sucres (« post‑traductionnelle »).
• Métabolomique: l’analyse des composés chimiques et du métabolisme.
• Microbiomique: l’analyse de tous les microbes vivant à l’intérieur ou sur le corps.
• Multiomique à cellule unique: l’analyse multiomique sur des cellules individuelles.
• Biologie spatiale: analyse en 3D de la localisation d’ARNm, de protéines ou de cellules spécifiques.

Source:  Ark Research

De nouveaux domaines émergent, comme, par exemple, Agrigénomique (génomique pour améliorer les rendements agricoles), Génomique écologique (évaluer avec précision la santé d’un écosystème et sa diversité génétique), ou Biologie synthétique (créer de nouveaux gènes, traits ou organismes entiers avec un objectif précis).

Bien que cela puisse sembler écrasant (et c’est en partie le cas même pour les chercheurs du domaine), deux éléments doivent être compris pour donner du sens à la révolution multiomique:

• La génomique reste au centre des multiomiques en tant que jeu de données le mieux compris, et le « jeu d’instructions » organise tous les autres phénomènes biologiques chez les organismes vivants. Elle constitue souvent l’élément de liaison entre des données multiomiques autrement disparates.
• Les progrès simultanés de l’analyse de données et de l’IA sont d’une aide précieuse pour rendre ce flot de données exploitable, notamment en le corrélant aux données génomiques.

En réponse à cette explosion de la complexité des données biologiques, Illumina se transforme rapidement en une entreprise de logiciels, cherchant à fournir des solutions intégrées nativement à plusieurs étapes de l’analyse multiomique.

Source: Illumina

Cela se réalise également grâce à des partenariats étroits avec de nombreux acteurs pour intégrer ensemble les données et outils génomiques: programmes nationaux de génomique, Nvidia (NVDA ), Broad Clinical Labs, etc.

Source: Illumina

Transcriptomique

Un domaine en pleine expansion aux côtés de la génomique est la transcriptomique, la science qui analyse l’ARNm, les molécules transportant l’information de l’ADN et formant des protéines utiles. Si l’ADN est le plan des pièces de la machine biologique (protéines), l’ARNm est le jeu d’instructions détaillant combien en fabriquer et où les pièces doivent aller.

Ainsi, le transcriptome nous indique combien, quand et où un gène est actif. Jusqu’à présent, ces analyses ont surtout été réalisées sur des gènes ciblés, le séquençage complet du transcriptome étant une proposition assez coûteuse et présentant des défis techniques.

Illumina a annoncé pour 2026 une nouvelle machine de transcriptome complet combinant la transcriptomique à la biologie spatiale, un secteur jusqu’à présent principalement contrôlé par 10x Genomics (TXG ).

La technologie spatiale d’Illumina permettra aux chercheurs d’examiner la proximité spatiale de millions de cellules par expérience, grâce à une zone de capture neuf fois plus grande que les technologies existantes, et avec une résolution quatre fois supérieure.

En tant que solution complète de bout en bout, elle offrira également la plus grande valeur aux chercheurs en cellule unique et en biologie spatiale à un prix plus abordable. La solution spatiale dépasse les normes industrielles en termes d’échelle et de précision.

Source: PR News Wire.

Cette solution sera compatible avec les séquenceurs Illumina NextSeq et NovaSeq, ce qui aidera à réduire le coût des programmes à grande échelle.

Cette incursion agressive dans la transcriptomique et la biologie spatiale complétera le lancement par Illumina, au premier semestre 2025, de sa solution de protéomique (analyse des protéines) afin de renforcer davantage son rôle dans l’analyse multiomique.

Biopsie liquide

Outre la médecine personnalisée via le séquençage complet du génome et la recherche multiomique complexe, une application en pleine expansion du séquençage se trouve dans la thérapie du cancer.

Actuellement, le séquençage complet du génome des cellules cancéreuses prélevées par biopsie est devenu un élément clé de la thérapie du cancer, aidant les oncologues à déterminer le traitement le plus efficace pour chaque patient, stimulant les ventes d’Illumina sur le marché clinique.

Cependant, un nouveau marché, encore plus vaste, s’ouvre dans la détection précoce du cancer, une méthode appelée biopsie liquide. Elle détecte les séquences génétiques anormales du cancer, ou ctDNA (ADN tumoral circulant).

Ce qui la rend unique, c’est qu’elle ne repose pas sur une radiographie ou une biopsie spécifiques à un organe, mais sur un simple prélèvement sanguin.

Également appelée Détection précoce multi-cancers (MCED), cette méthode est reconnue comme efficace, mais était jusqu’à présent trop coûteuse et peu fiable pour être utilisée en contexte clinique, et encore moins pour le dépistage du cancer dans la population générale.

Grâce à des outils de séquençage plus puissants, cela évolue rapidement.

Source: Ark Invest

La saga Grail

C’est ici que les choses se compliquent légèrement pour Illumina. L’entreprise a été pionnière de la biopsie liquide et a développé en interne son propre département, faisant progresser la technologie en s’appuyant sur son expertise approfondie dans la détection de matériel génétique, sous le nom de Grail.

Elle a ensuite scindé la société d’Illumina, qui a été rachetée plus tard à un prix bien supérieur à celui de l’introduction en bourse, et est maintenant contrainte à une nouvelle scission par les autorités de concurrence aux États‑Unis et dans l’UE.

Ainsi, Grail est désormais une société indépendante d’Illumina, cotée au NASDAQ (GRAL ).

Tout ce débâcle a poussé les investisseurs à remettre en question l’honnêteté du conseil d’administration d’Illumina et a contribué à la mauvaise performance du cours de l’action d’Illumina au cours des deux dernières années. En particulier, l’investisseur activiste Carl Icahn, qui secoue activement les choses, menant finalement au départ du PDG d’Illumina.

Cela dit, c’est désormais du passé, et Grail se porte bien depuis son introduction en bourse, avec de nouvelles assurances santé incluant les tests de détection précoce multi-cancers de Grail dans leurs couvertures, dont TRICARE, l’un des plus grands plans de santé aux États‑Unis.

L’entreprise a vendu près de trois fois plus de tests en 2024 qu’en 2022, et s’attend à ce que la croissance se poursuive dans les années à venir, même avant de s’étendre à d’autres pays que les États‑Unis.

Grail n’est qu’une des nombreuses entreprises de biopsie liquide, et maintenant qu’Illumina ne la possède plus directement, d’autres sociétés de biopsie liquide (comme Exact Sciences Corporation , Guardant Health (GH ), ou Natera (NTRA )) sont moins susceptibles d’adopter une technologie de séquençage concurrente à celle d’Illumina. Le marché de la biopsie liquide devrait croître de 13,9 % de TCAC jusqu’en 2034.

Source: Precedence Research

Ainsi, bien que cela ait été une distraction indésirable, finalement, la scission de Grail pourrait aider Illumina à rester le principal fournisseur de séquenceurs génétiques utilisés dans les technologies de biopsie liquide, quel que soit le fournisseur de tests utilisé.

Perspective à long terme

Illumina a été un contributeur majeur à la révolution génomique en cours dans les biotechnologies et la médecine. Ce n’est que maintenant que cela commence à atteindre la conscience du grand public, les thérapies d’édition génétique pour les maladies rares et le dépistage du cancer constituant le premier marché de plusieurs milliards de dollars issu de cette nouvelle approche médicale.

Ce sont également des domaines où les techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS) ont encore une faible pénétration du marché, leur offrant la possibilité de croître de 10 à 20 fois en remplaçant des technologies plus anciennes, moins sensibles, plus coûteuses ou plus invasives.

Source: Ark Research

À long terme, il est probable que la technologie génomique et multiomique devienne partie intégrante de notre quotidien. Par exemple, chaque nouveau-né pourrait se voir proposer par son assurance santé une analyse génomique complète dès son premier jour.

Ces données pourraient ensuite être utilisées pour affiner le choix des médicaments et leurs dosages, évaluer les risques de cancers spécifiques ou d’autres risques sanitaires, et même fournir les meilleurs conseils de mode de vie à adopter en conséquence.

Cela se produira probablement en parallèle avec la technologie IA qui accélère le développement de nouveaux médicaments et thérapies, ainsi que la gestion de la quantité massive de données générées par la science multiomique.

Source: Ark Research

Conclusion

Illumina est l’une des principales actions « pick and shovel » du secteur biotechnologique, en tête de la réduction des coûts d’analyse génomique. Elle évolue désormais en une véritable entreprise multiomique, tirant parti de sa réputation exceptionnelle et de son parc de séquenceurs installé pour s’étendre aux nouveaux secteurs clés des -omiques, notamment la transcriptomique et la protéomique.

Elle deviendra également un outil analytique clé pour les cliniciens, avec une importance croissante au fil du temps, en commençant par le dépistage par biopsie liquide du cancer invisible et silencieux à l’aide uniquement d’échantillons sanguins.

À long terme, de nouveaux marqueurs et connaissances sur notre corps créeront probablement une demande supplémentaire d’analyses génomiques et multiomiques, constituant une partie des outils préventifs pour nous garder en bonne santé et détecter les problèmes de santé avant même l’apparition des symptômes.

Cependant, la performance boursière de l’entreprise a été difficile pour les investisseurs, le secteur biotechnologique étant en baisse et les décisions concernant Grail prises par la direction de l’entreprise étant loin d’être idéales.

Avec de nouvelles personnes à la tête et Grail cédé (à nouveau), la voie vers l’excellence technique en analyse biologique est désormais claire, tout comme la gamme d’outils logiciels, protéomiques, de biologie spatiale et de transcriptomique pour les deux prochaines années.

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