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Drosophile : la première carte physique génomique de Drosophila buzzatii

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Une équipe internationale de chercheurs, dirigée par la Universitat Autònoma de Barcelone (UAB), a publié la première carte physique détaillée des chromosomes de Drosophila buzzatii, une espèce de mouche largement utilisée dans les études sur l'évolution génomique.

Une partie d'un des chromosomes géants (polytènes) de Drosophila buzzatii Crédits : Université de Barcelone

Menées par une équipe de chercheurs originaires des États-Unis et du Canada, les recherches ont été coordonnées par le professeur Alfredo Ruiz, du département de génétique et de microbiologie de l'UAB (Espagne).

Afin d'étudier et de séquencer le génome de grands organismes, il est d'abord nécessaire de le casser en un grand nombre de fragments beaucoup plus petits, appelés clones, qui ont des parties communes entre eux. Ces clones, obtenus de façon aléatoire à partir du génome, doivent être ordonnés en une carte physique avant d'être soumis à toute autre manipulation. On utilise généralement pour ce faire la méthode dite du "fingerprinting" (analyse combinatoire des recouvrements de clones). L'établissement de la carte se fait en quatre étapes, comme suit :

- constitution d'une bibliothèque d'extraits aléatoires ;
- constitution d'une empreinte pour chaque clone ;
- comparaison des empreintes afin de détecter les chevauchements ;
- organisation des clones en une carte.

Les recherches prévoyaient la constitution d'une bibliothèque génomique de chromosomes artificiels de bactéries (BAC) comprenant plus de 18 000 fragments aléatoires du génome de mouche injecté dans des cellules bactériennes de E. coli. Chaque clone bactérien porte un de ces fragments d'ADN, long d'environ 150 000 nucléotides, et peut être multiplié dans une culture de laboratoire pour amplifier l'ADN de la mouche.

Lors de la seconde étape, les fragments aléatoires présents dans la bibliothèque ont été arrangés dans le même ordre et dans la même position qui sont les leurs dans les chromosomes intacts. Il s'agissait, en d'autres termes, de composer un puzzle avec de milliers de pièces. Deux méthodes ont été utilisées pour cette tâche.

L'une - dite "fingerprinting" - consiste à découper les clones originaux en fragments plus petits pour ensuite, par électrophorèse, séparer ces fragments selon leur taille. Les fragments produits par différents clones ("fingerprints") sont comparés à l'aide d'ordinateurs, ce qui permet aux scientifiques de déterminer les clones chevauchants appartenant à la même région chromosomique.

La seconde méthode, dite "technique d'hybridation in situ", exige l'hybridation des clones génomiques sur les chromosomes géants des glandes salivaires de larves. Les chromosomes des glandes salivaires de la larve de drosophile sont inhabituels en ceci que leur ADN se reproduit sans division et se transforme en chromosomes géants constitués d'un câble contenant un grand nombre de chaînes identiques d'ADN. Cette technique permet de localiser la position de chaque clone dans le chromosome.

L'intérêt de cette carte physique génomique, l'une des cartes les plus détaillées jamais établie de la drosophile, vient de l'emploi très répandu de Drosophila buzzatii, une proche parente de la drosophile, dans les études sur l'évolution génomique, l'adaptation écologique et la différenciation des espèces. L'équipe a décidé de rendre publics la bibliothèque BAC et une base de données contenant toutes les informations sur la carte physique très détaillée basée sur la BAC décrite dans l'article destiné à la communauté internationale des chercheurs. Désormais, grâce à la bibliothèque génomique et à la carte physique, les chercheurs pourront plus aisément comparer les génomes de cette espèce et d'autres espèces apparentées, et assembler les lectures lorsque les génomes de ces espèces seront séquencés.