Un vaste monde viral dans les eaux usées
Comment le séquençage métagénomique aide à comprendre la propagation des virus
Le séquençage métagénomique en profondeur des eaux usées de Berlin sur une période de 17 mois montre que cette technique pourrait aider à prévoir les épidémies et à surveiller la propagation des agents pathogènes humains. Elle peut également révéler des milliers de nouveaux virus, selon une étude du laboratoire Landthaler publiée dans "Environment International".
Les responsables de la santé publique surveillent depuis longtemps les eaux usées pour détecter la présence de microbes particuliers dans leurs villes, tels que les poliovirus ou le SRAS-CoV-2. Mais une surveillance plus large qui révèle la présence de virus inconnus n'est pas la norme dans la plupart des endroits.
Cela pourrait changer à l'avenir, car les recherches de l'équipe du professeur Markus Landthaler, chef du laboratoire "Biologie de l'ARN et régulation posttranscriptionnelle" au Centre Max Delbrück, montrent que les eaux usées constituent un trésor de données sur les virus présents dans l'environnement local. Les scientifiques ont analysé des échantillons provenant d'une station d'épuration berlinoise en utilisant le séquençage métagénomique. Cette technique a permis un examen approfondi des virus présents dans l'eau, depuis les souches jusqu'aux mutants d'un seul nucléotide.
Suivi de la propagation de souches virales individuelles
Les chercheurs ont trouvé des virus communs tels que le VRS et la grippe de manière fiable et ont pu suivre la propagation saisonnière des variantes. L'équipe a trouvé des visiteurs saisonniers dans les eaux usées : des virus infectant les asperges sont apparus au printemps. Les virus de la vigne étaient présents à l'automne. Et ceux qui infectent les pastèques pendant l'été, ainsi qu'un virus qui affecte les moustiques de Berlin.
Les scientifiques ont étudié plus en détail les nombreux astrovirus, qui peuvent provoquer des infections du tractus gastro-intestinal chez l'homme. En étudiant l'occurrence des mutations du génome viral dans les échantillons berlinois et en les comparant aux données des eaux usées collectées ailleurs, les scientifiques ont pu suivre la propagation mondiale de souches virales individuelles. Ils ont également pu détecter et séquencer environ 70 agents pathogènes humains moins courants grâce à des sondes d'enrichissement. Enfin, ils ont découvert des milliers de nouveaux virus, ce qui a permis d'améliorer notre connaissance de la diversité virale. Mais le travail ne s'arrête pas aux virus. Les données ont même révélé des centaines d'enzymes potentiellement utilisables en biotechnologie, les endonucléases TnpB. L'étude a été publiée dans "Environment International".
"Je pense que la surveillance des eaux usées offre d'énormes possibilités parce que le séquençage va devenir moins cher", déclare M. Landthaler. "Au fur et à mesure que les machines s'améliorent, les outils informatiques permettant d'analyser toutes ces données s'améliorent également.
À la recherche d'espèces entièrement nouvelles
Les recherches ont débuté pendant la pandémie de COVID-19, lorsque le laboratoire de Landthaler a collaboré avec une station d'épuration berlinoise gérée par Berliner Wasserbetriebe, afin de suivre l'augmentation et la propagation des variantes du SARS-CoV-2. Alors que la pandémie s'essoufflait, l'équipe a décidé de réexaminer les échantillons prélevés entre mars 2021 et juillet 2022.
"Nous étions curieux de savoir ce que nous allions trouver d'autre", explique le Dr Emanuel Wyler, postdoc au laboratoire Landthaler et premier auteur de l'étude. "Nous disposions d'un ensemble de données très complet, unique en termes de profondeur et d'étendue longitudinale.
Les scientifiques ont extrait l'ARN des échantillons et généré 116 bibliothèques d'ADN complémentaire. Ils ont alimenté un séquenceur avec ces librairies, ce qui a permis d'obtenir des millions de points de données.
"L'analyse de toutes ces données est un véritable défi", explique le Dr Chris Lauber, virologue informaticien au TWINCORE, Centre de recherche expérimentale et clinique sur les infections de l'École de médecine de Hanovre (MHH) et du Centre Helmholtz pour la recherche sur les infections (HZI). "S'il est plus facile de classer les données génomiques en grandes familles de virus, il peut être difficile d'aller plus loin et de rechercher des variantes ou des espèces entièrement nouvelles.
Cela montre le potentiel des eaux usées dans l'étude de l'évolution des virus pathogènes dans le cadre de la surveillance de la santé publique, explique Landthaler. "L'analyse métagénomique des eaux usées provenant d'une grande variété d'endroits dans le monde devrait être une priorité", ajoute-t-il.
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
Emanuel Wyler, Chris Lauber, Artür Manukyan, Aylina Deter, Claudia Quedenau, Luiz Gustavo Teixeira Alves, Claudia Wylezich, Tatiana Borodina, Stefan Seitz, Janine Altmüller, Markus Landthaler; "Pathogen dynamics and discovery of novel viruses and enzymes by deep nucleic acid sequencing of wastewater"; Environment International, Volume 190
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités du secteur des sciences de la vie
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée aux biotechnologies, au secteur pharmaceutique et aux sciences de la vie vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
