Réseau d'information sur le séquencage du genome

Séquençage des micro-organismes du sol – Terragénome

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Établir le séquençage exhaustif de tous les organismes présents dans le sol : voici le projet pharaonique que s’est lancée l’équipe « Génomique microbienne environnementale » du laboratoire Ampère.

Présentation du projet Terragénome

C’est en décembre 2008 que le consortium international pour la métagénomique (mettre lien vers le dictionnaire du site) du sol, Terragenome, a été inauguré. L’équipe de chercheurs réunie pour l’occasion est conséquente, à la hauteur de l’ambition du projet :
- Un financement de 2.2 millions d’euros sur trois ans accordé par l’Agence Nationale de la recherche (ANR) en association avec la région Rhône-Alpes

  • Une gestion de projet par le laboratoire Ampère (CNRS-ECL)
  • Un travail en collaboration avec le Génoscope d’Évry, chargé de séquencer les ADN
  • Une production et une manipulation des clones ADN par la start-up Libragen
  • L’intervention du groupe du laboratoire « Biométrie et biologie évolutive » de Villeurbanne

Un trésor sous nos pieds

Notre regard est bien souvent attiré malgré nous au loin ou vers les organismes imposants, mais c’est une grosse erreur lorsqu’il s’agit de connaître notre planète et ses trésors : le sol est en effet le plus grand réservoir de biodiversité de la Terre !

En matière de chimie, rien ne sert en effet d’être gros : les bactéries et champignons contenus dans le sol jouent en effet un rôle fondamental dans l’équilibre de la biosphère. Pascal Simonet, du laboratoire Ampère nous rappelle en effet que « Actuellement, 70 % des antibiotiques présents sur le marché sont issus de bactéries du sol.

Mais ils proviennent d’une infime fraction de la biodiversité bactérienne totale ! Le reste, encore inexploré, constitue un réservoir quasi inépuisable de nouvelles molécules bioactives, dépassant largement ce qui pourra jamais être synthétisé. »
Les chercheurs estiment à un milliard le nombre de cellules bactériennes comprises dans un gramme de sol !!!!

Les difficultés techniques

La première des difficultés provient de l’extraordinaire diversité des micro-organismes renfermés dans le sol : bien que les microscopes soient désormais assez puissants pour repérer ces cellules, les identifier et les classer une par une est un travail tout simplement titanesque.

De plus, cette diversité se conjugue avec celle des milieux dans lesquels on peut trouver les organismes : la Terre présente en effet divers terrains et conditions climatiques qui verront se développer autant d’éléments divers. Il est donc difficile de savoir où et comment chercher.

Enfin, les avancées techniques et leurs coûts financiers sont une autre des difficultés : il y a encore quelques années, entreprendre le séquençage complet d’un génome était une entreprise qui nécessitait beaucoup de temps et d’investissements. Les récentes avancées technologiques en bio-informatique, microbiologie et robotique permettent tout juste de considérer ces opérations comme réalisables.

Les méthodes employées

Face aux difficultés énoncées, les chercheurs ont tout d’abord identifié un sol offrant la plus grande diversité possible. Il s’agit de Rothamsted, en Angleterre, qui constitue l’une des plus anciennes zones agronomiques : les chercheurs y notent depuis plus de 150 ans toutes les conditions climatiques, les cultures réalisées ou encore les traitements employés.

Pour identifier les micro-organismes, ils emploient la méthode de la métagénomique : plutôt que de séparer les bactéries en amont pour séquencer leur ADN dans un second temps, ils prélèvent une quantité globale puis en extraient l’ADN, obtenant ainsi une multitude de petits fragments. Cette technique permet de constituer la base d’un premier catalogue ADN des microorganismes présents dans le sol.

Une autre méthode est également utilisée et permet d’obtenir davantage d’informations. Elle consiste à identifier les ADN relevés puis à les cloner afin d’en obtenir de plus grosses quantités. Le séquençage peut alors se faire sur des données plus importantes de l’ordre de 40 kilobases qui permettent notamment d’étudier les interactions entre les gènes.

Selon Pascal Simonet « Afin d’accroître l’accès à la biodiversité bactérienne de ce sol témoin, notre méthode d’échantillonnage prévoit une vingtaine de prélèvements répartis sur différentes périodes de l’année. Déjà, le séquençage des premières molécules d’ADN métagénomique extraites de Rothamsted est en cours, et le premier million de clones sera produit d’ici à la fin 2009 ».
Des avancées considérables

Les résultats produits par l’équipe de chercheurs seront tous mis à la disposition de l’ensemble de la communauté scientifique, laquelle poursuivra et complétera les travaux déjà amorcés.
Des résultats sont ainsi attendus dans la compréhension des mécanismes bactériens d’adaptation et d’évolution dans les écosystèmes telluriques. Des exploitations à des fins agronomiques, industrielles et pharmaceutiques seront également conduites.

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