Améliorer nos connaissances génomiques des invertébrés
95 % des animaux sur Terre sont des invertébrés, c’est-à-dire dépourvus de colonne vertébrale, y compris les insectes, les araignées et les escargots. Pourtant, à l’exception de quelques organismes modèles couramment utilisés dans la recherche, comme le ver Caenorhabditis elegans et la drosophile Drosophila, les génomes des invertébrés demeurent mal connus. Ceci est largement dû à la diversité de leurs phénotypes et de leurs cycles de vie. D’un point de vue taxonomique, il existe actuellement 35 phyla d’invertébrés couvrant tout du minuscule rotifère (0,1-0,5 mm) au calmar colossal (10-14 m). «Au-delà des lacunes dans les connaissances sur leur importance évolutive et écologique, les invertébrés offrent un réservoir de ressources génétiques potentiellement bénéfiques pour la santé humaine, en tant que sources de nouveaux médicaments et de matériaux biomimétiques par exemple», déclare Gert Wörheide, coordinateur du projet IGNITE, qui a été entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. En tant que projet ITN (Innovative Training Network), IGNITE a formé 15 chercheurs en début de carrière dans le cadre de projets éminemment interdisciplinaires et intersectoriels. L’objectif de recherche d’IGNITE consistait à étudier l’évolution des invertébrés, comprendre comment l’environnement a modifié la fonction de leur génome, et développer et améliorer les pipelines bioinformatiques pour l’assemblage, l’analyse et la publication sémantique du génome et du transcriptome.
Développer des approches de recherche plus personnalisées
Nous savons que les génomes des invertébrés sont généralement hautement hétérozygotes, ce qui signifie qu’ils ont hérité de caractéristiques génétiques différentes de chaque parent. Sachant qu’ils contiennent souvent de nombreux éléments répétitifs, l’analyse génomique est contraignante. «Par conséquent, l’approche “universelle”, qui facilite la recherche sur les organismes modèles, ne fonctionne pas avec la plupart des invertébrés. IGNITE a donc conçu des approches plus personnalisées», explique Gert Wörheide, de l’université Ludwig-Maximilian de Munich, l’hôte du projet. Par exemple, un projet a amélioré les méthodes de capture de la conformation des chromosomes, en particulier Hi-C, les rendant plus adaptées à l’analyse des génomes d’invertébrés non-modèles. Ces données sont de plus en plus utilisées pour analyser l’organisation de la chromatine dans le génome et comprendre l’organisation du génome en 3D, ce qui permet de construire des échafaudages génomiques pour des génomes de référence de haute qualité à l’échelle du chromosome. Une fois améliorées, les techniques ont été appliquées à l’étude du génome d’un ver marin Chaetognatha, un groupe taxonomique qui s’est avéré très difficile à assembler génomiquement à l’aide des approches conventionnelles. «Cette prouesse de génomique comparative contribuera à faire la lumière sur l’évolution de cet animal peu étudié, et servira de preuve de concept pour d’autres animaux similaires», ajoute Gert Wörheide. Un autre projet a utilisé des génomes séquencés, des transcriptomes et des analyses bioinformatiques, pour étudier comment les défenses naturelles des animaux sont apparues au cours des 500 derniers millions d’années. Les chercheurs ont caractérisé les voies de biosynthèse pour la production de venin chez les escargots de mer Conus. «Outre le fait qu’elles nous en disent plus sur l’évolution des espèces, l’aptitude écologique et les maladies, les connaissances acquises sur ces protections naturelles pourraient avoir des applications biotechnologiques, comme la fourniture de composants pour les médicaments», déclare Gert Wörheide. En effet, un autre projet a étudié les génomes de Haliclona oculata (une éponge marine) pour apprendre la façon dont cette espèce produit des métabolites secondaires cytotoxiques. On suppose que ces derniers sont utilisés comme mécanisme de protection, par exemple pour sécuriser les habitats situés dans les récifs coralliens. Ces composés bioactifs inhibant la division cellulaire chez les organismes concurrents, ils présentent un intérêt médical, dans la mesure où ils pourraient également être utilisés pour développer de nouveaux médicaments antimicrobiens, antiviraux et anticancéreux, comme les stéroïdes ou les alcaloïdes.
Futurs leaders de l’innovation
Alors que plusieurs des chercheurs en début de carrière d’IGNITE n’ont pas encore terminé leur doctorat, le groupe a déjà publié une série d’articles. «Les génomiciens sont de plus en plus demandés par les institutions de recherche, tout comme par les sociétés de logiciels et biomédicales. Grâce à leur formation – de la géobiologie à la bioinformatique – nos diplômés sont bien placés pour conduire des innovations qui créeront un véritable changement de cap pour la société, l’économie et l’environnement», conclut Gert Wörheide. La nomination de plusieurs chercheurs en début de carrière, immédiatement après leur titularisation au sein d’IGNITE, à des postes prestigieux dans le monde universitaire et l’industrie, en témoigne.
Mots‑clés
IGNITE, invertébré, phyla, génome, hétérozygote, ver marin, escargot de mer, éponge marine, chromatine
