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La métagénétique, le nouvel horizon du monitoring microbien

La métagénétique, le nouvel horizon du monitoring microbien

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La surveillance des micro-organismes

La connaissance et le contrôle des flores microbiennes sont des étapes importantes dans les processus de qualité et de R&D des entreprises des secteurs de la santé et de l’agroalimentaire.
Traditionnellement, l’exploration du monde microbien, par exemple à la recherche de contaminants, est réalisée à partir des méthodes dites pasteuriennes. Ces méthodes consistent à cultiver des micro-organismes sur un milieu de culture sélectif, où seulement quelques espèces peuvent se développer. Néanmoins cette stratégie présente trois grands problèmes :

De plus, les microbes ont la capacité de se transmettre du matériel génétique par différents moyens (transformation, transfection, conjugaison). Ils sont donc en mesure d’acquérir rapidement de nouvelles fonctionnalités, dont certaines sont utilisées par les méthodes pasteuriennes pour identifier un organisme. Ces transferts de fonctionnalités génétiques, appelés transferts latéraux, peuvent être à l’origine de faux positifs par ces techniques.

PCR & séquençage première génération.

Pour palier au problème de la capacité d’identification, il est possible de coupler ces méthodes avec des méthodes modernes de biologie moléculaire. Dans ce cas, l’ADN du micro-organisme à identifier est analysée. Un code barre universel (généralement le gène de l’ARN ribosomique 16S/18S) est recherché puis lu pour déterminer plus précisément l’espèce exacte. Parmi ces méthodes, on retrouve les techniques de PCR (Polymerase Chain Reaction), quantitative ou non et les techniques de séquençage de première génération ou méthode Sanger. Puisqu’une partie du génome est seulement explorée (500 à 1500 pb sur 5 à 10 millions de pb), on parle alors de micro-séquençage.
Mais au final, les deux derniers problèmes ne sont pas résolus : la possibilité de détecter des espèces non cultivables et la possibilité d’explorer l’intégralité d’une flore microbienne.

NGS - Next-Generation Sequencing

Les avancées dans le séquençage de l’ADN ont permis l’émergence des méthodes haut-débit : les séquenceurs de dernière génération ou NGS. Avec ces machines, il est possible de séquencer plusieurs millions de séquences d’ADN en parallèle, au lieu d’une seule séquence à la fois avec les méthodes Sanger. Le NGS a ouvert la voie à 3 nouveaux domaines :

Puisque l’ADN est une molécule universelle du vivant (chez les organismes cellulaires, l’affirmation est fausse chez les virus qui utilisent également l’ARN pour stocker leur information génétique), la métagénomique permet donc de savoir quelles sont les espèces présentent dans un environnement. Elle permet également de connaître les fonctions biologiques rencontrées dans un environnement (eg. détoxification des métaux lourds, assimilation du fer minéral, photosynthèse, pathogénicité, etc.). Mais par rapport à la génomique et à la transcriptomique, la métagénomique est une activité de recherche très gourmande en ressource bioinformatique. En effet, il faut analyser et interpréter des informations génétiques provenant de plusieurs centaines voire milliers d’espèces vivantes.

La métagénétique

Pour identifier des espèces vivantes, il n’est pas nécessaire d’analyser l’intégralité des informations génétiques présentes dans un environnement, mais seulement les fameux codes barres qui sont utilisés en micro-séquençage. Dans ce cadre d’activité, on ne parle plus de métagénomique à proprement parler mais de métagénétique ou de métagénomique partielle. Ainsi en fonction de la profondeur du séquençage (quantité de séquences analysées), il est désormais possible de réaliser un monitoring fin des populations microbiennes (bactéries et moisissures).

La métagénétique est utilisée aujourd’hui dans de nombreuses applications :

Solutions clef en main Biomanda

Biomanda propose une solution à la carte pour permettre à n’importe quelle entreprise de bénéficier de ces avancées technologiques en vous apportant :