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Le séquençage à haut débit – Plongée dans les océans #12

Écrit par sur 17 janvier 2022

Nous retrouvons Sakina-Dorothée Ayata, maîtresse de conférences en écologie marine à Sorbonne Université pour sa chronique “Plongée dans les océans”.

Sakina, cette semaine vous allez nous parler de séquençage à haut débit pour étudier les océans, c’est bien ça ?

Oui, tout à fait. Le séquençage à haut débit est une technique qui permet de séquencer très rapidement les molécules d’ADN et d’ARN.

Sakina, avant de continuer, pouvez-vous nous rappeler ce que sont ces molécules ?

L’ADN est l’Acide Désoxyribonucléique. C’est dans les molécules d’ADN qu’est stockée toute l’information génétique de nos cellules. Cette information génétique est codée grâce à une suite de 4 lettres, A, C, T, et G, qui correspondent à ce que l’on appelle 4 bases azotées : l’adénine (A), la cytosine (C), la guanine (G) et la thymine (T). L’enchainement de ces lettres forme ce que l’on appelle notre génome. C’est dans notre génome que se trouvent nos gènes.

Et la deuxième molécule, l’ARN ?

L’ARN est l’Acide Ribonucléique. Dans nos cellules eucaryotes, l’ADN est stocké dans le noyau qui constitue en quelque sorte notre bibliothèque génétique, et il est recopié dans le noyau sous forme d’ARN, on dit qu'”il est “transcrit”, et ce sont ensuite ces molécules d’ARN, dit ARN messagers, qui sortent du noyau et vont informer la machinerie cellulaire des protéines qu’il faut fabriquer. On parle de l’expression des gènes. L’ensemble des gènes exprimés par une cellule est appelé transcriptome, pour l’ensemble des “transcrits”.

Et comment peut-on étudier ces molécules ? 

Une manière de les étudier est de les séquencer, c’est à dire de déterminer l’enchainement des lettres qui les composent. Il existe maintenant des techniques très efficace pour séquencer automatiquement et rapidement les molécules d’ADN et d’ARN, c’est ce que l’on appelle le séquençage à haut débit.

Et donc, si on séquence ces molécules, ça permet de mieux comprendre les océans ?

En effet, car on est maintenant capable de séquencer automatiquement toute les molécules d’ADN ou d’ARN contenues dans une goutte d’eau. On peut ainsi réaliser trois types de séquençage selon ce qui nous intéresse.

Comment est-il pêché ? 

Lors des marées de vives eaux, qu’on appelle aussi les grandes marées, il  est possible de le trouver tout en bas de l’estran dans les rochers. Mais les  pêcheurs eux déposent des casiers sur le fond, attendent que les homards  y entrent en sortant chasser, puis ils reviennent relever leurs casiers. 

Quels sont ces différents types de séquençage ?

La technique qui séquence toutes les molécules d’ARN contenues dans un échantillon d’eau de mer s’appelle la méta-transcriptomique : “méta-” pour dire que l’on séquence tout ce qui est présent dans l’environnement, “transcriptomique” car en séquençant les ARN on obtient la liste des transcrits. La métatranscriptomique, ou metaT, permet de savoir quels gènes sont exprimés par les organismes qui peuplent la colonne d’eau.

Et si on séquence toutes les molécules d’ADN ?

La technique qui séquence toutes les molécules d’ADN est, elle, appelée la méta-génomique : “méta-” pour dire que l’on séquence tout ce qui est présent dans l’environnement, “génomique” car en séquençant l’ADN on obtient la liste des gènes présents. 

Et alors, quelle est la troisième technique à laquelle vous faisiez allusion ?

La troisième technique s’appelle le méta-barcoding : cette fois, au lieu de séquencer toutes les molécules d’ADN, on va cibler une séquence particulière de l’ADN pour la séquencer. Cette séquence cible s’appelle un “code-barre” ou “barcode” en anglais. Et ce code-barre permet de savoir à qui appartient l’ADN. En effet, ce code-barre est un fragment très conservé de l’ADN : autrement dit, il est présent chez toutes les espèces vivantes. Mais c’est aussi un fragment d’ADN très variable : il change d’une espèce à une autre. En séquençant tous les code-barres provenant d’un échantillon, on obtient ainsi la liste de toutes les espèces présentes dans cet échantillon. C’est un peu comme si vous passiez à la caisse avec votre échantillon d’eau de mer, et que le caissier ou la caissière lisait tous les codes-barres de votre échantillon pour vous faire la liste des espèces qui sont à l’intérieur !

Ces trois méthodes permettent donc de répondre à des questions différentes, j’imagine ?

En effet : avec le métabarcoding on peut avoir la liste des espèces et donc déterminer qui est présent, avec la métagénomique on peut obtenir la liste des gènes et donc connaître tous les gènes qui pourraient potentiellement être utilisés par les organismes, et avec la métatranscriptomique on obtient la liste des transcrits, et donc on peut savoir quels gènes sont exprimés. 

Sakina Ayata au micro de Cécile Dauguet

Tous les épisodes de “Plongée dans les océans” sont à retrouver ici


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