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Laboratoire

Laboratoire de BIOlogie Moleculaire pour l'Etude des Genomes

Activités



Publié le 25 juin 2018

Dans le cadre de sa mission de veille technologie et de développement de nouvelles méthodes (et /ou protocoles) pour l'amélioration des assemblages de génomes de novo, le LBIOMEG a élargi ses compétences. Le laboratoire s'est entre autres investi dans l'apprentissage de la préparation d'ADN de très haut poids moléculaire et dans la réalisation de cartes optiques.

Purifier de l'ADN de très haut poids moléculaire (> 200 kb) est aujourd'hui un vrai besoin pour répondre aux exigences des nouvelles technologies comme la cartographie optique, tout comme la construction de banques pour les approches de séquençage « longues lectures ». Notre objectif est d'aboutir à un savoir-faire, qui nous permettra de proposer des méthodes de préparation d'ADN adaptées à chaque type d'organisme, et de qualité et quantité requises pour la bonne réalisation des travaux pris en charge par la plateforme du Genoscope dans le cadre des projets collaboratifs.

               

Figure 1: Instruments de cartographie optique commercialisés par Bionano Genomics A. Système Irys. B.Système Saphyr.

Depuis mai 2017, le LBIOMEG possède deux instruments de cartographie optique permettant la production de données de carte optique d’un génome de manière semi-automatique. Les systèmes Irys® et Saphyr™ commercialisés par Bionano Genomics (www.bionanogenomics.com) sont présentés. (Figure 1).


           

Figure 2: L'obtention d'une carte optique d'un génome se fait par l'assemblage des molécules étiquetées.

Le principe des données de carte optique consiste à établir un profil enzymatique de molécules d’ADN génomique (ADNg) basé sur la taille et l’ordre des fragments obtenus après digestion et/ou marquage. La compilation de plusieurs profils issus de plusieurs molécules, peut permettre d’établir une carte complète de restriction d’un génome, appelée carte optique d’un génome complet (ou encore « Whole Genome Map ») (Figure 2). 



Figure 3 Linéarisation et migration des molécules d'ADNg étiquetées dans les nanocanaux.


Les instruments Irys et Saphyr utilisent la même approche pour la réalisation des cartes optiques mais diffèrent par leurs débits. Les sites de restriction des molécules d’ADNg sont étiquetés grâce à l’incorporation d’une marqueur fluorescent (Figure 3). Ces molécules sont ensuite chargées et linéarisées sur plusieurs cycles dans des nanocanaux (Figure 3). 

Une des difficultés pour obtenir une carte optique complète de génomes réside dans la préparation de l’ADN génomique à utiliser pour cette application. La taille des molécules d’ADNg obtenue après extraction doit être de très haut poids moléculaire (200-400 kb). C’est pour cela, qu’à ce jour, il est préconisé d’extraire l’ADNg de cellules/noyaux lysé(e)s après les avoir emprisonné(e)s dans de l’agarose (plugs). Ceci est particulièrement recommandé pour les organismes ayant un génome de taille supérieure à 7 Mb.

Les applications d’une carte optique sont multiples. Une des premières applications a été la validation et l’amélioration d’assemblage de novo. Très rapidement, d’autres utilisations ont émergé comme l’analyse de variations structurales (translocations et CNVs (« Copy Number Variation »). Plus récemment, l’exploitation d’un double marquage grâce à l’incorporation d’un laser supplémentaire dans le système Saphyr, permet d’aborder des nouveaux projets de recherche. 

Dans le cadre de collaborations, le LBIOMEG met à disposition de la communauté scientifique ses compétences pour la réalisation de cartes optiques de génomes ou de projets de recherche d’intérêts.