Cultures cellulaires
[1] : Hugenholtz, P., Goebel, B.M., and Pace, N.R. (1998). Impact of Culture-Independent Studies on the Emerging Phylogenetic View of Bacterial Diversity. J. Bacteriol. 180, 4765–4774. |
Puces à ADN
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NGS** : Next Generation Sequencing |
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Bioinformatique |
1- Des conseils sur le choix des méthodes d'échantillonage et d'analyses.Etablissement de la meilleur stratégie et informations sur les risques de contamination. |
2- La recherche, la sélection et l'amélioration des amorces PCR servant à détecter les micro-organismes.Niveau de détection maximal |
3- La vérification indépendante de la qualité des étapes de biologie moléculaire.
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4- Une analyse rapide et complète avec les dernières avancées en terme de traitement de données.Résultats fiables |
5- Des graphiques et des tableaux intuitifs et directement utilisables pour vos communications.Solution clef en main |
Il y a deux manières d'appréhender un environnement biologique. La première, et la plus simple, consiste à détecter un nombre limité d'espèces connues. Ces organismes sont considérés comme des biomarqueurs. Leur présence est directement ou indirectement le reflet de certaines activités : pathogénicité/virulence, dégradation/altération du milieu, caractéristiques organoleptiques, dépollution, etc. Néanmoins cette approche est basée sur une hypothèse forte : la connaissance de l'ensemble des espèces composant ce biotope pour en déterminer les espèces clefs. Parmi les méthodes les plus efficaces, on trouve la PCR/qPCR (amplification de matériel génétique avec ou non quantification), si l'on s’intéresse à un petit nombre d'espèces, et les technologies d'hybridation d'ADN (puce à ADN) qui permettent un screening beaucoup plus large. Les limites de cette stratégie résident dans l'a priori et l'orientation que l'on donne à l'exploration de la biodiversité. En effet, on ne cherche que ce que l'on connaît et on ne trouve que ce que l'on cherche. Le risque de biais est donc important en particulier si l'hypothèse de base (la connaissance exhaustive du biotope) n'est pas rigoureusement respectée.
Par exemple, la présence de bactéries fécales dans des eaux ne peux être directement reliée avec le risque de développer une maladie. Notre peau et nos muqueuses hébergent de nombreuses bactéries d'origine fécale et nos intestins regorgent de ces êtres. Pourtant nous ne déclarons pas de maladie chaque jour ! Mais encore plus surprenant, ces bactéries fécales jouent des rôles INDISPENSABLES pour notre corps et interviennent dans sa protection et son maintien.
Une bactérie fécale est pathogène si et seulement si elle a acquis du matériel génétique de pathogénicité. Cela peut être la capacité de produire une toxine, qui va détruire les barrières naturelles de notre corps, où celle de s'accrocher à nos tissus. Les récentes avancées de la génétique ont d'ailleurs permis de définir le génome cœur, c'est à dire des séquences d'ADN communes à l'ensemble des individus d'une espèce, et le génome accessoire, des séquences d'ADN typiques de sous-population et généralement responsables de caractéristiques particulières (notamment la virulence). L'autre facteur qui jouent dans le développement d'une maladie infectieuse est la qualité de nos flores microbiennes qui recouvrent nos tissus « barrières ». La théorie de Darwin est universelle. Tant que notre flore microbienne est saine, il est très difficile pour une bactérie pathogène de passage de pouvoir s'accrocher et se développer sur un tissu. Nos bactéries créent une pression de sélection très forte qui empêche le développement de nouvelles espèces. Il faut par exemple un régime alimentaire très régulier à base de produits lactées pour observer une variation de la flore microbienne et l'apparition de Lactobacillus casei defensis (le fameux bifidus actif) de manière significative. A cela, il faut également ajouter les effets génétiques de notre génome humain, épigénétiques et environnementaux qui peuvent jouer sur notre sensibilité face à certaines maladies infectieuses (comme les gastro-entérites).
L'autre manière d'appréhender la biodiversité est d'utiliser une approche globale. Historiquement, ce type d'entreprise fut réalisé à partir de cultures cellulaires. Mais très vite, la communauté scientifique a constaté l'incapacité de cette méthode à rendre un résultat rigoureux. Les causes : seules les micro-organismes capables de pousser sur de tels milieux sont détectables (soit moins de 1%) et les micro-organismes ayant une fitness élevée pour ces milieux (c'est à dire une capacité de croissance/développement rapide) sont sur-représentés... Par la suite, il fut utilisé les techniques d'hybridation d'ADN mais ces dernières présentent un a priori fort comme exposé précédemment.
Aujourd'hui, après plusieurs décennies de développement, une nouvelle technologie est apparue qui permet une exploration sans a priori, exhaustive et quantitative de la biodiversité d'un environnement : la métagénomique partielle. Chez Biomanda, nous utilisons à juste titre l'adjectif « partielle » pour différencier cette méthode de la métagénomique à proprement parler. Pour simplifier, nous parlons plus généralement d'études de biodiversité nouvelle génération. En effet, de nombreuses personnes utilisent à mauvais escient ce terme pour décrire la métagénomique partielle.
La métagénomique consiste à séquencer l'ensemble de l'ADN présent dans un environnement puis d'en étudier ses caractéristiques à travers une analyse bioinformatique lourde et complexe. La métagénomique partielle quand à elle va se concentrer sur une partie de l'ADN environnemental : un gène universelle, présent chez tous les organismes, qui va servir de sorte de code barre pour identifier les organismes présents dans cet environnement.
Pour résumé, cette technologie est divisée en quatre phases :
Tout la difficulté et la valeur ajoutée de cette technologie résident dans la phase d'analyse bioinformatique, où les codes barres vont être assignés à une espèce connue. Pour cela, outre un pipeline bioinformatique rigoureux, une base de données complète et fiable est nécessaire pour garantir un niveau d'identification parfait des espèces. Chez Biomanda, nous disposons à la fois d'un pipeline analytique puissant, BiomandaTools, qui est capable de vérifier la qualité des manipulations biologiques et fournit une excellente assignation, et une base de données, BiomandaData, issue de plus de dix ans de recherche dans le domaine.
Nous pouvons également vous aider dans le choix des technologies de séquençage et votre stratégie d'échantillonnage. Nous disposons d'un réseau de partenaires à même de vous fournir les étapes de biologie moléculaire si nécessaire.