La bio-informatique au service de Tara Océans

Une équipe du laboratoire de Génomique métabolique de l'Université d'Évry (Genoscope - CEA/CNRS) a créé une méthode bio-informatique d’analyse génomique environnementale. Cette méthode permet de repérer les espèces et associations d’espèces au sein d'un échantillon. Appliquée aux données de l’expédition Tara Oceans, elle ouvre l’accès aux fonctions biologiques et au rôle écologique des espèces eucaryotes de plancton océanique. Ces travaux ont été publiés dans la revue Genome Research.

La métagénomique permet d’étudier, de manière globale et en une seule fois, l’ADN de tous les micro-organismes présents dans un milieu comme l’eau, le sol ou encore notre corps.

Utilisée par l’expédition Tara Oceans, elle a permis de découvrir l’univers complexe du plancton, en analysant de manière globale les organismes présents dans chaque échantillon d’eau de mer. La métagénomique a ainsi révélé la richesse du monde planctonique et des millions de gènes dont on découvre progressivement les fonctions.

Cependant, en analysant globalement l’ADN, l’identification et l’étude individuelle des espèces présentes est très compliquée, notamment pour les génomes complexes de grande taille comme ceux des espèces eucaryotes1.

Réussir à isoler et identifier les gènes d’organismes individuels ou associés

En croisant les données de métagénomique et de métatranscriptomique2, les chercheurs ont mis au point une méthode bio-informatique permettant d’identifier les gènes qui appartiennent soit au même organisme, soit à des organismes intimement liés entre eux comme un parasite et son hôte ou des organismes symbiotiques.

La méthode repose sur la quantification de l’abondance des gènes dans les échantillons étudiés. En étudiant le profil d’abondance des gènes, on parvient à rassembler ceux présents en même quantité et repérer ainsi l’ensemble des gènes d’un même organisme ou d’une association d’organismes.

Les chercheurs ont appliqué la méthode développée à un ensemble de plus de 37 millions de gènes identifiés lors de l’expédition Tara Oceans. Ils ont ainsi identifié plus de 900 groupes de gènes représentant des transcriptomes complets ou partiels d’organismes. 

Accéder à ces organismes, dont certains ne sont pas encore décrits, permet d’étudier leur biologie ainsi que leur rôle écologique. Les chercheurs projettent de s’intéresser aux cycles biogéochimiques majeurs comme le cycle du soufre, de l’azote, du phosphore ...

Vers une meilleure compréhension des interactions océan - atmosphère - climat

Les chercheurs du laboratoire Génomique Métabolique ont découvert des organismes, notamment des microalgues qui produisent une enzyme clé du cycle du soufre. D’autres interactions océan – atmosphère – climat seront bientôt explorées.

Une symbiose entre une cyanobactérie fixatrice d’azote et une algue unicellulaire, pour laquelle il n’existait jusqu’à présent aucune donnée génomique, a également été révélée par la méthode.

Grâce à cette approche, une porte s’ouvre vers de nouvelles voies d’exploration des multiples données rapportées par le projet Tara Oceans.

 

 

Références

Transcriptome reconstruction and functional analysis of eukaryotic marine plankton communities via high-throughput metagenomics and metatranscriptomics. Genome Research (2020).
doi : 10.1101/gr.253070.119

Retour à la liste d'actualités