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Analyser le génome, c’est-à-dire l’ensemble du matériel génétique, des échantillons de plancton collectés sur toutes les mers du globe par l’expédition scientifique Tara Océans au terme d’un tour du monde en 938 jours, c’est la tâche à laquelle se sont attelés les chercheurs du Genoscope, le centre national de séquençage rattaché au CEA. Formé d’organismes à la dérive (animaux, plantes, algues, virus et bactéries), le plancton représente 80 % des organismes unicellulaires apparus sur Terre il y a 2,7 milliards d’années. Et, surtout, il joue un rôle déterminant dans les principaux cycles biogéochimiques de la Terre (carbone, oxygène et azote). D’où l’importance de savoir comment le plancton réagit aux changements climatiques.

Dans ce cadre, « notre travail a consisté à bâtir un premier catalogue de gènes à partir de 441 échantillons provenant de 68 stations de prélèvement (sur 210 au total) couvrant les océans Atlantique, Pacifique, Antarctique et Indien, ainsi que la Méditerranée et la mer Rouge », explique Éric Pelletier, chercheur au Genoscope. Un catalogue constitué progressivement : il répertorie aujourd’hui 117 millions de gènes, dont seuls un peu plus de 47 % présentent des similarités avec des protéines connues. 8 millions d’heures ont été nécessaires en 2015 sur le supercalculateur Curie pour mener à bien ces comparaisons.

Via la caractérisation de l’ADN et de l’ARN messager (utilisé pour la synthèse des protéines) présents dans ces échantillons, il cherche à la fois à obtenir une description génomique de leur contenu mais également de la fonction de chacun de leurs gènes et de l’impact de leur environnement. « C’est la première fois qu’on réalise, à une telle échelle, la métagénomique de ces espèces », souligne le chercheur.

Ces travaux ont fait l’objet d’une publication en 2015 dans Science et un article est en préparation pour Nature.

Catalogue de gènes

Représentation graphique de la classification des gènes
© Genoscope