Une mémoire génétique sophistiquée : Des chercheurs développent une nouvelle méthode pour comparer génétiquement des centaines d'espèces animales
Grâce à d'importantes avancées technologiques, le matériel génétique des êtres vivants peut aujourd'hui être séquencé à un rythme rapide. La comparaison des génomes, qu'il s'agisse d'espèces proches ou complètement différentes, révèle des résultats particulièrement intéressants. On peut ainsi obtenir des informations sur les relations phylogénétiques, la formation des caractères ou les capacités d'adaptation. Cependant, la comparaison des données génomiques pose des défis techniques délicats. Pour simplifier le processus d'analyse, une équipe de scientifiques dirigée par le professeur Michael Hiller du Hessian LOEWE Centre for Translational Biodiversity Genomics (TBG) a mis au point une nouvelle méthode et l'a présentée dans la revue Science.
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La comparaison des génomes de différents organismes permet d'acquérir des connaissances scientifiques en deux étapes : D'abord, il faut localiser les différents gènes dans le génome de l'espèce concernée. Ce processus s'appelle l'annotation des gènes. Ensuite, à des fins de comparaison, la deuxième étape consiste à déterminer quels gènes des deux organismes correspondent l'un à l'autre ; ces gènes correspondants sont appelés orthologues. Ces deux étapes sont techniquement exigeantes et rendent difficile l'obtention de nouvelles informations à partir des données génomiques à comparer.
La nouvelle méthode informatique TOGA simplifie ces analyses et permet de relever les deux défis à la fois. L'acronyme signifie "Tool to infer Orthologs from Genome Alignments" (outil d'inférence des orthologues à partir des alignements de génomes). Pour déterminer les gènes orthologues, les chercheurs utilisent le fait que les parties des gènes qui codent pour les protéines sont généralement plus similaires les unes aux autres que les sections codantes d'autres gènes. La méthode TOGA étend ce principe de similarité à l'ensemble du contexte génomique d'un gène. "Nous disposons de génomes presque complets, alors autant les utiliser au lieu de se concentrer uniquement sur les parties codant pour les protéines. En comparant des génomes entiers de différents organismes et en utilisant l'apprentissage automatique, nous pouvons déterminer les gènes orthologues avec une très grande précision", explique le responsable de l'étude, Michael Hiller, professeur de génomique comparative au Centre LOEWE TBG et à la Société Senckenberg pour la recherche sur la nature, qui a lancé le projet à l'Institut Max Planck de biologie cellulaire moléculaire et de génétique de Dresde.
L'étude a montré que les gènes orthologues d'autres génomes de mammifères peuvent être localisés avec précision en utilisant simplement les gènes connus de l'homme ou de la souris. De même, les gènes connus du poulet peuvent être utilisés pour localiser les gènes orthologues dans les génomes d'autres oiseaux. "Cela nous a permis d'appliquer TOGA aux génomes de centaines d'autres espèces. En annotant et en déterminant les gènes orthologues pour plus de 500 génomes de mammifères et 500 génomes d'oiseaux, nous avons généré les plus grandes ressources génétiques interspécifiques pour ces groupes de vertébrés à ce jour. Ces ressources permettent de déterminer la phylogénie des espèces et de relier les changements dans les gènes aux changements dans les caractéristiques", ajoute Hiller.
Outre l'équipe de Hiller, l'étude a impliqué des scientifiques du consortium Zoonomia, un consortium international de chercheurs qui étudient les bases génomiques des caractères communs et spécialisés chez les mammifères. L'objectif du consortium est d'utiliser les possibilités de la génomique comparative comme outil pour la médecine humaine et la conservation de la diversité biologique.
Dans le cadre du consortium Zoonomia, Hiller et d'autres chercheurs de Senckenberg participent également à l'étude "Evolutionary constraint and innovation across hundreds of placental mammals", publiée dans le même numéro de Science et portant sur l'évolution des génomes de mammifères.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Bogdan M. Kirilenko, Chetan Munegowda, Ekaterina Osipova, David Jebb, Virag Sharma, Moritz Blumer, Ariadna E. Morales, Alexis-Walid Ahmed, Dimitrios-Georgios Kontopoulos, Leon Hilgers, Kerstin Lindblad-Toh, Elinor K. Karlsson, Zoonomia Consortium, Michael Hiller “Integrating gene annotation with orthology inference at scale”; Science; 2023
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