En bref
La métagénomique shotgun permet de déterminer toutes les informations génétiques d’un échantillon. Cela permet de détecter la présence d’un large éventail de micro-organismes et de leurs gènes constitutifs sans devoir formuler d’hypothèse a priori sur ce qui est présent. Il n’est pas non plus nécessaire d’isoler et/ou de cultiver l’échantillon. La métagénomique a le potentiel de transformer la pratique actuelle dans les domaines non diagnostiques comme
la détection et la caractérisation de micro-organismes génétiquement modifiés (MOGM) utilisés dans des produits de fermentation ou comme arme biologique
le soutien du contrôle de la qualité de vaccins et de médicaments
la caractérisation de microbiomes.
Description du projet
Des approches ouvertes permettant d’identifier l’ensemble du matériel biologique dans un échantillon donné sans savoir a priori ce qu’il faut rechercher pourraient transformer la manière dont les questions clés de santé publique sont traitées. La métagénomique est définie comme l’étude de l’ensemble du matériel génétique dans un échantillon donné. La métagénomique shotgun constitue potentiellement un test universel, capable de détecter la présence d’un large éventail de micro-organismes et de leurs gènes constitutifs, y compris les virus, les bactéries, les parasites et les champignons dans un échantillon, sans devoir formuler d’hypothèse a priori sur ce qui est présent, et sans devoir isoler et/ou cultiver. Elle est basée sur un séquençage. Sciensano a investi de manière substantielle dans la mise en œuvre de technologies de séquençage de 2e génération telles que celles offertes par l’instrument MiSeq (Ilumina) pour la surveillance de routine et l’étude des épidémies. Cependant, ces technologies ne permettent pas d’extraire toutes les informations possibles d’un échantillon par le biais de la métagénomique shotgun. Elles ne produisent au contraire que de courtes lectures, résultant en une représentation fragmentée du contenu génomique d’un échantillon métagénomique contenant des espèces microbiennes multiples. Les technologies de séquençage de 3e génération ont connu une percée avec le lancement de l’instrument MinION (Oxford Nanopore Technologies), lequel, grâce à la production de lectures beaucoup plus longues (jusqu’à plusieurs milliers de bases), à sa portabilité, à la génération de données en temps réel et à la réduction des coûts permise, représente une innovation disruptive pour la microbiologie. Cette technologie permet de détecter et de relier sans ambiguïté des gènes microbiens à leurs chromosomes hôtes, même pour des échantillons métagénomiques complexes, permettant une classification taxonomique jusqu’à une sensibilité sans précédent, y compris l’identification de gènes spécifiques liés, tels que les gènes de résistance aux antimicrobiens.
Il est clair que le développement et la mise en œuvre d’approches de métagénomique shotgun au sein de Sciensano ouvre des possibilités pour répondre à des questions de santé publique spécifiques, en offrant une solution aux limitations auxquelles sont confrontées les méthodes conventionnelles. La métagénomique est couramment explorée par plusieurs instituts de recherche de premier plan pour la détection et l’identification d’agents pathogènes, en tant qu’outil d’analyse futur essentiel. Toutefois, la métagénomique possède également le potentiel de transformer la pratique actuelle dans les domaines non pathogènes, en dépit d’une exploration actuelle moindre. Le projet MÉTAMORPHOSE a 2 objectifs principaux :
- développer l’approche de métagénomique shotgun de façon générique aux niveaux des laboratoires expérimentaux (wet lab) comme in silico (dry lab)
- apporter une validation de principe du potentiel de l’approche pour répondre à des questions de santé publique à l’aide de trois études de cas :
- la métagénomique pour aborder la détection et la caractérisation de micro-organismes génétiquement modifiés (MOGM) utilisés dans les produits de fermentation ou comme arme biologique
- la métagénomique pour soutenir le contrôle de la qualité de vaccins et de médicaments
- la métagénomique pour caractériser les microbiomes.
MÉTAMORPHOSE vise à développer des approches de métagénomique shotgun et à apporter la validation de principe en utilisant des études de cas soigneusement sélectionnées, chacune permettant de créer une niche unique pour Sciensano. Il est clair que les trois études de cas permettent un renforcement des capacités pour de nouveaux projets de recherche, une expertise nouvelle ou améliorée et de nouvelles analyses de routine à réaliser dans le futur au sein de Sciensano.
