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Bactériologie
Introduction à la génomique bactérienne
Cours de Bactériologie
 


 

La principale révolution de la dernière décade a été l'amélioration des techniques de séquençage qui ont permis la détermination dès 1995 de la séquence génomique complète d'une souche de Haemophilus influenzae.

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Cet événement a rapidement été suivi par le séquençage du génome de très nombreux microorganismes.

Actuellement la séquence de nombreux génomes procaryotes est disponible allant de Mycoplasma pneumoniae, le plus petit bactérien, à celui de Saccharomyces cerivisiae (13 Mb).

Pour certaines espèces bactériennes, la séquence nucléotidique du génome de plusieurs souches est maintenant disponible.

Cette révolution technologique se poursuit et l'amélioration constante des techniques de séquençage a permis la réalisation complète de la séquence du génome humain.

Il reste maintenant au biologiste à exploiter cette énorme masse de données afin de permettre une meilleure compréhension de la physiologie des microorganismes, et notamment de l'intégration des bactéries dans leur biotope et des raisons pour lesquelles, dans certaines circonstances, les microorganismes peuvent être responsables d'une pathologie.

Cet abord exhaustif a créé l'immense espoir de voir se développer dans un futur proche de nouveaux agents thérapeutiques à visée anti-infectieuse aussi bien curatifs que prophylactiques.

Séquençage d’un génome :

Le séquençage d'un génome comporte deux parties : la détermination de la séquence nucléotidique et l'annotation.

Détermination de la séquence nucléotidique :

La stratégie habituellement utilisée consiste à réaliser une banque génomique de la souche à séquencer.

Le chromosome de cette souche est cisaillé de façon aléatoire de manière à obtenir des fragments de 1 kb.

Ces fragments sont ensuite clonés dans un vecteur classique.

Le séquençage de plusieurs milliers de ces clones pris au hasard est ensuite réalisé.

Les séquences sont assemblées grâce aux outils informatiques générant ainsi des fragments appelés "contig".

La séquence est terminée lorsqu'il existe un seul contig si l'espèce étudiée n'a qu'un seul chromosome ou plusieurs s'il existe plusieurs réplicons.

Les capacités de séquençage sont telles qu'actuellement pour un génome bactérien une grande partie de ceci peut être réalisée très rapidement, en quelques jours.

La finition reste cependant très longue, d'une part certaines régions du chromosome peuvent ne pas être clonables, d'autre part des séquences répétées empêchent l'assemblage final des derniers contigs.

Il sera alors nécessaire d'amplifier de grands fragments d'ADN qui devront être séquencés séparément pour être placés sur le chromosome. Ainsi, il est relativement aisé d'obtenir de façon semi-automatisée la séquence de 95% d'un génome bactérien, cependant l'obtention fiable de l'ensemble de la séquence sous la forme d'un seul fragment nécessite plusieurs semaines voire mois fonction du nombre de séquences répétées et du GC% du génome étudié.

L'annotation.

L'annotation est une étape capitale qui consiste à déterminer l'organisation du génome et à identifier au sein de la séquence l'ensemble des phases de lecture.

Une annotation de bonne qualité est en général réalisée manuellement afin de vérifier la réalité de chaque phase de lecture basée sur l'existence d'homologies et /ou d'un usage de codons.

En moyenne dans un génome, 50 à 60 % des phases ont des homologies connues avec d'autres phases de lecture identifiées dans les banques de données et dans les 40 à 50 % restantes, la moitié est spécifique de l'espèce considérée. D'autre part, il est important de souligner qu'homologie ne signifie pas identité fonctionnelle et que la fonction de deux protéines homologues n'est pas forcément identique.

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