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Séquençage haut débit d’E. coli : vers une médecine personnalisée

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Le séquençage haut-débit du génome de la souche O157 d'Escherichia coli, en cause dans le syndrome hémolytique et urémique des enfants hospitalisés au CHRU de Lille, a été réalisé en trois jours à l'institut Pasteur de Lille. 

Le séquençage du génome d’E. coli permettra de comprendre à terme l’évolution de son patrimoine génétique. © Aleiex, Flickr CC by nc-sa 2.0

Moins de trois jours ont suffi aux équipes de la plateforme de Transcriptomique et Génomique Appliquée de l'institut Pasteur de Lille et de l'équipe R&D génomique de Gènes Diffusion pour séquencer le génome complet de la souche O157 d'E. coli. C'est dix fois plus rapide qu'avec une méthode classique. Ces équipes ont en effet travaillé sur un nouveau séquenceur haut débit (PGM, « personal genome machine », IonTorrent de Life Technologies) installé il y a moins d'un mois sur le campus.

« Le séquençage haut-débit existe depuis cinq ans mais cette technique s'est démocratisée en Europe depuis moins d'un an » explique Christophe Audebert, chercheur à Gènes Diffusion ayant travaillé sur le séquençage du génome d'E. coli, interviewé par Futura-Sciences.

Le séquençage a été réalisé sur le nouveau séquenceur haut débit IonTorrent de Life Technologies. © Christophe Audebert, Biorigami.com, libre de droit

Plus rapide et moins cher

« Le séquenceur haut débit IonTorrent possède plusieurs avantages, poursuit Christophe Audebert. Il permet une rapidité de travail à un moindre coût par rapport au matériel concurrent. » Ce séquenceur utilise un réseau très dense de capteurs à semi-conducteurs. Sa spécificité est qu'il ne fait pas appel à la lumière, comme les autres séquenceurs haut débit qui se basent sur des marqueurs fluorescents. Celui-là mesure en temps réel les ions hydrogène H+ libérés lors de l'élongation du brin d'ADN. La différence de pH ainsi créée permet l'identification des bases nucléotidiques composant les fragments d'ADN analysés. L'information génétique est transformée directement en information numérique

« Nous sommes les premiers au monde à avoir utilisé une puce 316, qui permet d'obtenir 100 mégabases par run (c'est-à-dire par série de séquençage, NDLR», se félicite le chercheur de Gènes Diffusion. Par comparaison, le séquençage de la souche O104 d'Escherichia coli réalisé en Allemagne a été effectué sur une puce 314, qui génère 10 mégabases par run.

Les puces 316 utilisées permettent d'obtenir 100 mégabases par run contre 10 mégabases par run avec les puces 314. © Christophe Audebert, Biorigami.com, libre de droit

Un inconvénient majeur, cependant. Si les laboratoires possèdent un recul vis-à-vis du séquençage, cette technique est nouvelle. « On produit aujourd'hui, avec le IonTorrent, comme avec la majorité des technologies de séquençage haut débit, des fragments de séquences proches de 100 bases alors que certaines autres technologies permettent l'obtention de fragments de 400 bases », ajoute Christophe Audebert.

En route vers un diagnostic et un traitement personnalisés ? 

« S'équiper des premiers gros équipements de séquençage coûtait de 600.000 à 1 million d'euros. Chaque utilisation coûtait entre 15.000 et 20.000 euros, annonce Christophe Audebert. Cette nouvelle technique de séquençage haut-débit permet de réaliser des runs à un prix inférieur à 800 euros chacun, pour un prix d'acquisition inférieur à 80.000 euros. Le séquençage haut débit est maintenant plus accessible économiquement » poursuit-il.

Ces avantages techniques et pécuniaires améliorent directement le diagnostic. On le voit avec des épidémies comme les infections à E. coli. En quelques jours, la souche bactérienne a pu être caractérisée. En raison de sa vivacité et de son coût réduit, les cliniques et les universités sont de plus en plus intéressées par cette technique de séquençage. À terme, on pourra comprendre comment l'évolution du patrimoine génétique d'Escherichia coli a pu conduire à de telles conséquences pathologiques chez l'Homme. « Grâce à ce type de technologies, on entre dans l'ère de la médecine personnalisée, conclut le chercheur. L'intérêt est de diagnostiquer et d'adapter les traitements en fonction du profil du patient. »

Ce séquençage fait suite à l'épidémie de syndrome hémolytique et urémique en France après des ingestions de viande hachée contaminée par la souche E. coli O157. Au CHRU de Lille, quatre nouveaux cas ont été annoncés entre lundi et mardi. Un bébé de sept mois est actuellement en réanimation.