• Ingénierie: une méthode a été décrite pour détecter dans la structure des ARN des variations d’épissage ou d’édition avec une résolution allant jusqu’à la cellule unique!____¤202009

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «High throughput error corrected Nanopore single cell transcriptome sequencing» ont été publiés dans la revue Nature Communications, présente une nouvelle méthode pour analyser plus finement la structure des ARN, afin d’y détecter des variations d’épissage ou d’édition avec une résolution allant jusqu’à la cellule unique, ce qui permettra d'améliorer la construction des atlas de cellules uniques en cours de réalisation.

     

    Relevons tout d'abord que la quantité énorme de cellules existantes «dans le corps d'un homme (~1013 cellules) ou même seulement d'une souris (~1010 cellules)» rend difficile l'évaluation de «la diversité des types cellulaires présents» (cellules nerveuses, cellules musculaires, cellules immunitaires, etc.) «tous pourtant issus du même génome». Chaque type cellulaire «va différer des autres par l’expression de certains gènes, l’apparition de variants d’épissage, etc.».

     

    Grâce à plusieurs percées technologiques, quelques projets internationaux réalisent actuellement des atlas. Ainsi les progrès de la microfluidique, permettent d'isoler des milliers de cellules en parallèle et «à partir de ces cellules, des banques d'acide nucléique représentatives de la minuscule quantité de matériel présente dans une seule cellule peut être construite». En outre, «les progrès de la biologie computationnelle permettent d'analyser, d'explorer et de visualiser des ensembles de données contenant des milliards de mesures».

     

    Alors que «de nombreux protocoles sont aujourd’hui disponibles pour analyser les mutations somatiques ou la méthylation de l'ADN, l'accessibilité de la chromatine, les profils épigénétiques, les variations du nombre de copies», actuellement, l'analyse des ARN à la résolution de la cellule unique (scRNA-seq) reste «l'approche "omique" unicellulaire disposant du plus grand débit, et elle permet l'analyse du transcriptome (panorama global des ARN produits) de dizaines, voire de centaines de milliers de cellules».

     

    En fait, «une limite actuelle du scRNA-seq réside dans la façon dont s’effectue le séquençage, qui est le plus souvent restreint à l’une des 2 extrémités de chaque ARN»: bien que «ces informations sont suffisantes pour fournir une description quantitative du niveau d’expression des gènes, les informations sur l'épissage et l'hétérogénéité des séquences, réparties sur l’ensemble du transcrit, sont le plus souvent perdues».

     

    Dans ce contexte, «pour obtenir des informations plus complètes sur la séquence du transcriptome», cette étude a «utilisé l’ADN complémentaire complet (produit intermédiaire habituellement utilisé dans la fabrication des banques) avant qu'il ne soit fragmenté pour un séquençage à lecture courte (méthode Illumina)» et cet ADN complémentaire de pleine longueur a «été séquencé à l’aide d’un séquenceur à lecture longue (méthode Nanopore)».

     

    Par cette nouvelle méthode, baptisée ScNaUmi-seq, «la comparaison des séquences Nanopore avec celles fournies par le séquençage Illumina a permis d’identifier précisément chaque cellule et, à l’intérieur de chaque cellule, chaque molécule d’ADN complémentaire (répertoriée avec des codes-barres nucléotidiques baptisés 'unique molecular identifiers', UMI)». Au bout du compte, «des expériences réalisées sur du cerveau embryonnaire de souris ont permis de générer de nouvelles informations sur des variations d’épissage des transcrits, et peuvent même détecter, à la résolution d’une seule cellule, des variations sur un seul nucléotide (édition de l'ARN)».

     

    Cette approche «est facile à mettre en œuvre puisqu'elle ne fait qu’ajouter un séquençage à longue lecture de la banque non fragmentée au protocole standard d’analyse». Ainsi, en cancérologie, «le ScNaUmi-seq pourrait permettre d'analyser le paysage mutationnel des tumeurs, mais aussi en biologie du développement, durant lequel l’épissage joue un rôle important».

     

     


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