Une stimulation majeure pour la recherche sur la métagénomique en Europe
L’arrivée de technologies de séquençage de l’ADN plus puissantes et plus rentables a étendu les études sur la découverte et la caractérisation génétiques d’organismes unicellulaires, de microbiomes et des communautés complexes d’invertébrés et de vertébrés. Les aperçus obtenus à partir des métagénomes accroissent la connaissance sur la richesse des espèces et leur abondance relative (évaluation de la biodiversité), sur la manière dont les espèces se répartissent dans les différents habitats (le tri des espèces) et leur rôle dans les réseaux trophiques. De plus, plusieurs organismes sont utilisés pour surveiller les changements environnementaux et sont d’excellents modèles pour comprendre les interactions biologiques et les changements évolutifs. Le projet EnvMetaGen, financé par l’UE, a été mis en place pour améliorer la recherche et la capacité technologique de l’InBIO, augmentant ainsi la qualité de recherche et les résultats en métagénomique. Le mécanisme de financement a permis à l’institut de construire une équipe composée de quelques chercheurs internationaux, en plus de chercheurs d’origine portugaise ayant quitté le pays. Jusqu’ici, InBIO a entretenu avec succès sa collaboration avec plus de 12 organismes et instituts à travers l’Europe. Une collection de référence pour les insectes Le lancement de l’InBIO Barcoding Initiative — une campagne de collecte des code-barres de l’ADN de taxons d’invertébrés portugais — a été un résultat majeur du projet. Jusqu’à présent, ces chercheurs ont établi le code-barres de milliers d’espèces d’invertébrés, plus particulièrement d’insectes, dont des parasites agricoles et forestiers, de nouvelles espèces exotiques en Europe et des espèces nouvelles pour la science. Cette initiative est particulièrement importante en raison du manque de collections de référence complètes de la zone de haute biodiversité du bassin méditerranéen, en particulier pour les taxons d’invertébrés, qui retarde l’application d’approches métagénomiques dans la recherche sur la biodiversité. Par exemple, il a été possible par le biais de cette initiative de parvenir à la codification à barres d’un nombre extrêmement divers d’insectes aquatiques tels que les éphéméroptères, les plécoptères, les trichoptères, et les libellules et les zygoptères, pour lesquels les codes-barres étaient absents. «Ces insectes trouvés dans des habitats d’eau douce passent leur stade larvaire sous l’eau. Leur sensibilité élevée aux changements dans l’environnement fait d’eux d’excellents indicateurs de la santé des écosystèmes aquatiques», indique le Dr Pedro Beja, coordinateur du projet. Avantages de la métagénomique L’ADN environnemental analysé par la métagénomique offre une méthode simple d’étude des organismes insaisissables ou menacés sans avoir à provoquer de stress anthropique chez eux. De plus, cela est utile pour détecter des espèces au stade précoce de l’invasion lorsqu’elles sont trouvées à des densités faibles de population. La métagénomique est également un outil puissant d’évaluation de la biodiversité au sein d’un habitat. Dans cette optique, les chercheurs ont orienté leur travail sur des méthodes améliorées d’isolation et d’extraction de l’ADN pour l’analyse de métabarcoding de petits plans d’eaux troubles survenant dans des zones arides. Les résultats sont très pertinents pour l’évaluation de la biodiversité puisque ces eaux sont l’habitat typique pour un grand nombre d’espèces différentes de vertébrés. Une autre étude était orientée sur la manière dont l’utilisation d’agents de conservation des échantillons d’eau tels que l’éthanol peut améliorer le métabarcoding de l’ADN des macro-invertébrés. «L’extraction de l’ADN des espèces à partir d’échantillons d’eau est une méthode de surveillance efficace et bon marché de la dégradation de l’environnement aquatique», explique le Dr Beja. EnvMetaGen a également exploité le potentiel de la métagénomique afin d’obtenir une meilleure compréhension des habitudes alimentaires des espèces par le biais de l’analyse de fragments d’ADN isolés à partir des fèces de chauves‑souris, d’oiseaux et d’autres vertébrés. «L’identification et la mesure des liens trophiques au sein des espèces peuvent aider à construire un réseau trophique plus détaillé et plus complexe que jamais», conclut le Dr Beja. «Par exemple, un meilleur aperçu des interactions entre les prédateurs et les parasites agricoles peut aider à réduire l’utilisation de pesticides dans les systèmes agricoles européens.» Les résultats du projet ont été communiqués par le biais de nombreux articles publiés dans des revues scientifiques à comité de lecture. La participation à plusieurs conférences et l’organisation d’ateliers aident également à garantir la diffusion de ces résultats précieux.
Mots‑clés
EnvMetaGen, métagénomique, biodiversité, InBIO, invertébrés, réseau trophique, environnement aquatique, code-barres de l’ADN, métabarcoding de l’ADN