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Posté par Isabelle le Mercredi 11/10/2017 à 12:00
Un protocole pour uniformiser les méthodes de métagénomique
Microbiote intestinal humain, vers un protocole standardisé de traitement des échantillons de selles.

Bien connaître le microbiote intestinal humain et en apprécier son impact sur la santé les nécessite d’uniformiser les méthodes de métagénomique [1] utilisées. Dans le cadre d’un vaste projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) international, des chercheurs de l’Inra et du CEA révèlent l’impact majeur de l’étape d’extraction de l’ADN sur l’évaluation de la composition microbienne des échantillons de selles humaines. Ils proposent un protocole optimisé qui s’inscrit dans une suite de procédures standardisées de traitement des échantillons, de leur collecte à l’analyse informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles...) des données. Performant, transférable et automatisable, ce protocole contribuera à la production de données de qualité permettant des comparaisons robustes. Ces résultats sont publiés le 02 octobre 2017 dans la revue Nature Biotechnology.


Chambre de Freter utilisée pour l'étude du microbiote intestinal en milieu confiné et contrôlé.
© Inra, NICOLAS Bertrand

De la bouche (La bouche (encore dénommée cavité buccale ou cavité orale) est l'ouverture par laquelle la nourriture d'un animal entre dans son corps. Le mot gueule...) à l’anus (L'anus est l'orifice par lequel le rectum, la partie terminale du gros intestin (le côlon), abouche à l'extérieur du corps. L'anus est doté de sphincters lui permettant, en temps normal, de rester fermé et...), le système gastro-intestinal est l’un des écosystèmes les plus étudiés. La connaissance de sa composition microbienne passe notamment par l’extraction et le séquençage de l’ADN des micro-organismes qui l’habitent. Entre prélèvement de l’échantillon et analyse informatique, des chercheurs de l’Inra et du CEA (Institut François Jacob/Génoscope) et leurs partenaires, ont étudié l’impact de la méthode d’extraction de l‘ADN sur la composition microbienne d’échantillons de selles humaines. Ils proposent un protocole standardisé d’extraction d’ADN à même de faciliter les analyses à grande échelle du microbiote et la comparaison des résultats.

Dans le cadre d’un projet international [2], ce ne sont pas moins de 21 protocoles d’extraction d’ADN qui ont été comparés dans 11 pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de...) de l’hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et sur trois continents (Europe, Amérique et Asie). Kits d’extraction commerciaux ou protocoles des laboratoires eux-mêmes ont été mis en œuvre par chaque partenaire, pour évaluer les mêmes échantillons de selles, soit huit échantillons provenant de deux individus.

L’extraction de l’ADN, une étape clé de l’analyse

Les scientifiques de l’Inra et du CEA, et leurs partenaires, ont ainsi mis en évidence que, si toutes les étapes d’analyse des échantillons sont critiques, l’extraction de l’ADN est la plus susceptible d’en affecter les résultats, générant des variations plus importantes que certains facteurs biologiques (p. ex. différences entre individus ou différences au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) pour un même sujet) ou que d’autres étapes techniques (p. ex. conservation de l’ADN).

La quantité d’ADN extraite et son intégrité sont ainsi largement affectées par le protocole d’extraction et impactent la composition de l’échantillon. Sur 366 espèces bactériennes testées, 90 (25 %) sont affectées par le protocole d’extraction et peuvent être sous-représentées. La majorité d’entre elles sont des bactéries à Gram positif (Les bactéries à gram positif sont mises en évidence par une technique de coloration appelée coloration de Gram. Les bactéries à gram positif apparaissent alors mauves au microscope. La...) (lesquelles représentent quelque 37 % des bactéries du microbiote) dont la paroi résiste plus aux forces mécaniques mobilisées lors de l’extraction.

Vers un protocole standardisé, performant et transférable

Les scientifiques ont ensuite évalué la transférabilité et quantifié la précision des protocoles d’extraction de l’ADN les plus performants en travaillant sur une communauté microbienne synthétique constituée de souches représentant 10 espèces bactériennes.

Alors qu’aujourd’hui la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) internationale s’investit massivement à propos du microbiote intestinal humain, alors qu’il n’existait pas jusque-là de protocoles standards, les chercheurs, grâce à cette démarche de structuration des méthodes de métagénomique, proposent un protocole performant, transférable et automatisable pour l’extraction d’ADN. Celui-ci est inclus dans une chaine complète de procédures standardisées disponibles en ligne, qui contribueront, dans le domaine du microbiote humain, animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de...) et au-delà, à optimiser la qualité des données produites et leur comparaison.

Note:
(1) La métagénomique consiste à étudier collectivement les gènes d’une communauté microbienne dans son ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) (bactéries, virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous une forme...), champignons, archées...), sans exiger l’accès aux microbes isolés par culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) au laboratoire. On analyse et modélise la diversité et la composition de communautés complexes par séquençage haut débit de leur ADN.
(2) Ce travail a été réalisé dans la cadre du projet International Human Microbiome Standards – IHMS (EU, FP7, 2011-2015).
Au terme de ces différentes évaluations, les chercheurs de l’Inra et du CEA et leurs partenaires, ont proposé un protocole standard de traitement des échantillons de selles humaines, de l’échantillonnage à l’analyse bioinformatique en passant par l’extraction et le séquençage de l’ADN.


Référence publication:
?Nature Biotechnology. 2 octobre 2017. doi: 10.1038/nbt.3960

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Source: CEA