Press and News Démêler le génome : Séquençage avec MinION dans la recherche sur le haricot commun
Des scientifiques en Ouganda utilisent le séquenceur portable MinION pour étudier la génomique du haricot commun, avec l’objectif d’améliorer la sélection variétale et d’adapter les cultures aux ravageurs, aux maladies et aux impacts du changement climatique. Cette recherche, menée en collaboration avec des partenaires d’Afrique de l’Est, vise à renforcer la sécurité alimentaire et à améliorer la production de haricots.
L'acide désoxyribonucléique (ADN) et l'acide ribonucléique (ARN) sont les molécules fondamentales présentes dans tous les organismes vivants qui contrôlent toutes les caractéristiques héréditaires des cellules. Alors que l'ADN sert de plan génétique de la vie, codant les instructions nécessaires à la croissance, au développement et au fonctionnement de chaque cellule, l'ARN agit comme un messager, transportant ces instructions de l'ADN pour guider la synthèse des protéines, essentielles pour divers processus cellulaires. Le séquençage de ces molécules est devenu un outil puissant pour répondre à une gamme de questions biologiques, allant de l'identification de pathogènes à la compréhension des risques de maladies génétiques et à la découverte de l'histoire évolutive des organismes.
L'une des avancées les plus excitantes dans la technologie de séquençage est le MinION, un dispositif de pointe développé par Oxford Nanopore. Contrairement aux méthodes de séquençage traditionnelles qui nécessitent un équipement de laboratoire grand et coûteux, le MinION est portable et compact, le rendant accessible à un plus large éventail de chercheurs et d'institutions. Cet appareil utilise une cellule de flux contenant un réseau de nanopores — de minuscules trous incrustés dans une membrane électro-résistante. Chaque nanopore est lié à un canal et à une puce de capteurs, qui mesure le courant électrique qui traverse le pore. Lorsque les molécules d'ADN ou d'ARN passent à travers ces nanopores, elles perturbent le courant, créant un motif de ‘gribouillage’ unique. Ces motifs sont ensuite décodés en temps réel à l'aide d'algorithmes de basecalling sophistiqués pour révéler la séquence précise du matériel génétique.
Image 2 : Composants du MinION. MinION vide à gauche, cellule d'écoulement au milieu, MinION chargé à droite - Photo de Male Allan Ssekamatte
Les applications potentielles du MinION sont vastes, et il est déjà utilisé dans des recherches révolutionnaires à travers le monde. À l'Alliance de Bioversité International et du CIAT à Kawanda en Ouganda, les scientifiques ont récemment acquis un MinION pour leur travail sur la génomique des haricots communs. L'enthousiasme entourant l'appareil est palpable, alors que les chercheur.e.s prévoient d'exploiter ses capacités pour des études cruciales sur les haricots communs, l'une des cultures alimentaires les plus importantes du monde.
À la suite de cela, l'équipe de sélection des haricots communs dirigée par Dr. Clare Mukankusi est impatiente d'utiliser ce MinION pour identifier des marqueurs moléculaires robustes, précis et très spécifiques dans les haricots. Les marqueurs moléculaires sont des outils précieux dans les programmes de sélection, permettant aux scientifiques de sélectionner plus efficacement des plantes présentant des traits souhaitables. Avec le MinION, les chercheur.e.s pourront réaliser un séquençage à haut débit, permettant une identification plus rapide et plus précise de ces marqueurs.
Mukankusi a déclaré : « Le MinION améliorera considérablement notre capacité en tant que scientifiques à identifier des marqueurs moléculaires robustes et très spécifiques dans les haricots communs, nous permettant d'accélérer le processus de sélection et de choisir plus efficacement des plantes avec des traits désirables. »
Photo 3 : Clare Mukankusi – L’appareil contribuera à accélérer le processus de sélection. Photo : l'Alliance de Bioversity International et du CIAT.
De plus, ce MinION sera utilisé pour approfondir la connaissance du maquillage génomique de deux pathogènes significatifs qui affectent les haricots communs : E. phaseoli, qui provoque la maladie de la gale, et la mouche de la tige du haricot (BSM). En séquençant les génomes de ces pathogènes, les chercheur.e.s espèrent mieux comprendre leur biologie et leur comportement, ce qui, à son tour, informera le développement d'outils de diagnostic plus efficaces. Ces avancées pourraient être cruciales pour améliorer la santé et le rendement des haricots communs, qui sont une source vitale de nutrition et de revenu pour des millions de personnes dans le monde.
Photo 4 : Le MinION devrait bénéficier à l’Afrique en aidant à relever les défis posés par les ravageurs, les maladies et le changement climatique dans la culture du haricot.
Photo : Male Allan Ssekamatte.
Image 5 : Installation du MinION dans un laboratoire pour un séquençage - Photo de Male Allan Ssekamatte
Le travail à Kawanda sera intégré dans un effort collaboratif plus large impliquant plusieurs partenaires à travers l'Afrique de l'Est. Les collaborations avec l'Organisation de Recherche Agricole et d'Élevage du Kenya (KALRO), l'Organisation Nationale de Recherche Agricole de l'Ouganda (NARO) et les pays membres de l'Alliance Panafricaine de Recherche sur les Haricots (PABRA) sont centrales dans ces initiatives. Ensemble, ces organisations visent à utiliser le MinION pour améliorer la production de haricots en Afrique et au-delà, en combattant les défis posés par les ravageurs, les maladies et le changement climatique.
Alors que le MinION devient une partie intégrante du processus de recherche à Kawanda, les scientifiques espèrent que sa portabilité et son efficacité transformeront la manière dont la recherche génomique est menée dans la région. Avec sa capacité à produire des données de séquençage en temps réel, le MinION détient la promesse d'accélérer les découvertes scientifiques et d'habiliter les chercheur.e.s dans leur quête pour relever certains des défis agricoles les plus pressants de notre époque.
En dévoilant les secrets du génome du haricot commun et des pathogènes qui le menacent, le MinION ouvre la voie à des systèmes agricoles plus durables et résilients. Avec une collaboration et une innovation continues, cette technologie pourrait avoir des impacts considérables sur la sécurité alimentaire et la santé de millions de personnes dans le monde.
