Metabarcoding

Metabarcoding

L'une des technologies en génomique les plus prometteuses pour l'évaluation de la biodiversité est le metabarcoding de l'ADN environnemental (ADNe). J'ai travaillé longuement sur ces méthodes et developpé plusieurs workflows pour traiter et analyser les données issues du metabarcoding. J'ai notamment été en charge du traitement des données génomiques récoltées par l'expedition scientifique d'exploration marine de Monaco entre 2018 et 2020.

Un point d'horizon : pourquoi évaluer la biodiversité marine ?

Les environements marins, qu'ils soient sur les côtes ou au large sont tous sévérement impactés par les activités humaines récentes ou traditionnelles. Il peut s'agir de regressions ou de pertes d'habitats pour la faune, de pollutions ou de surexploitation des ressources menaçant ainsi la biodiversité marine. Certains effets de l'activité humaine compromettent alors la durabilité des écosystèmes marins et leurs services pour l'approvisionnement (pêcherie et matériaux de construction), pour le tourisme, pour la culture et finalement pour la régulation du climat et la séquestration du carbone. Afin de prévenir la dégradation de ces environnements, de nombreuses initiatives gouvernementales ou privées visent à protéger les écosystèmes marins. C'est pourquoi le développement d'outils fiables pour mesurer et évaluer la biodiversité marine est nécessaire. Au cours de la décennie 2010, l'état de developpement du metabarcoding a progressé et c'est une technologie appliquée par de nombreuses sociétés. Les résultats de cette méthode sont prometteurs et sa démocratisation pourrait à terme améliorer l'évaluation de la biodiversité.

Qu'est ce que le metabarcoding

ADN environnemental

Nous savons tous que tous les organismes vivants perdent et dispersent des morceaux de peau ou d'écailles dans leur environnement. Le matériel ADN contenu dans et autour des cellules constitutives de ces tissus persistent alors plusieurs jours dans l'environnement. Les cellules eukaryotes possèdent en elle des mitochondries, organite siège de la respiration cellulaire indispensable au metabolisme. Chaque cellule compte 300 à 1000 mitochondries et une cellule du parenchyme du foie compte jusqu'à 2500 mitochondries. La mitochondrie possède son propre ADN distinct de l'ADN nucléaire de la cellule. L'ADN de la mitochondrie est circulaire et de dimension modeste (environ 20 Kpb). Il compte tout au plus une quinzaine de gènes. Les gènes mitochondriaux sont donc bien plus abondant que les gènes nucléaires dans l'environnement.

Du barcoding au metabarcoding

Le barcoding est une méthode d'identification des espèces qui utilise une séquence ADN provenant d'un ou plusieurs gènes spécifiques. Tout comme les code-barres des supermarchés permettent d'identifier les produits, certaines séquences ADN i.e les code-barres ADN permettent d'identifier les espèces voire les individus. Différentes régions de gènes sont utilisées pour identifier les différents groupes d'organismes à l'aide de codes-barres.

What is Metabarcoding

Indeed, all organisms shed cells containing DNA in their environment, as intra or extra-cellular material for up to a few days. The amplification and high-throughput eDNA sequencing followed by bioinformatic analyses >produces a list of sequences with the ultimate goal to assess species diversity in a given site.

Assess marine biodiversity all over the world with metabarcoding

eDNA samples were collected by Monaco Scientific Exploration Yersin in Guadeloupe, Lengguru, Malpelo Fakarava and Mediteranean sea. Sequencing were performed by SPYGEN company and I was in charge of the bioinformatics processing of sequencing data.

My contribution as a computational biologist

I did a state of the Art of available methods and developed serveral workflows to process metabarcoding data in order to assess marine biodiversity all over the world. Source codes are available as git repositories on the Montpellier server dedicated to eDNA analysis.