La génomique. Etude des génomes et de l ensemble de leurs gènes. Nécessite des outils bioinformatiques. Plusieurs étapes :

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1 La génomique Etude des génomes et de l ensemble de leurs gènes La structure Le fonctionnement L évolution Le polymorphisme, Plusieurs étapes : Nécessite des outils bioinformatiques 1

2 Chronologie sur le séquençage de l ADN

3 Bilan des projets «génomes» en 2008/2009 Genome Online Database 840/1098 génomes complets 693/912 eubactéries 53/68 archaebactéries 94/118 eucaryotes 1883/3261 génomes procaryotes en cours de séquençage 97/110 génomes d archae en cours 950/1162 génomes eucaryotes en cours de séquençage 130/200 métagénomes Soit un total de 3900/5831 projets!! 3

4 Les différents contextes de séquençage Séquences produites par des laboratoires pour étudier un gène, un groupe de gènes, une séquence intergénique, Régions d intérêts dont le génome complet n est (n était) pas connu Etude des variations alléliques, Séquences produites par des centres de séquençage Génomes complets (HTG, WGS) ou partiels (GSS) STS ETS Métagénomes 4

5 Pourquoi séquencer les génomes? Intérêt économique Médecine Biotechnologies Environnement Intérêt scientifique Evolution des espèces Fonctionnement des cellules Etude des êtres vivants Utilité publique Nutrition Propagation des maladies Environnement 5

6 Séquençage : Méthode Sanger Idée Amorcer une polymérisation de l ADN Elongation faite à l aide de 4 désoxyribonucléotides (datp, dctp, dgtp, dttp) majoritairement + faible concentration de l'un des quatre didésoxynucléotides (ddatp, ddctp, ddgtp ou ddttp) qui arrêtent l élongation. (Note : il y a 4 expériences) Source: wikipedia.org 6

7 Séquençage : Méthode Sanger Elongation Élongation «statistique» : plusieurs chaines de longueurs différentes. Pour chacune des 4 expériences, terminent par le «même nucleotide» Electrophorèse sur gel de polyacrylamide Source: wikipedia.org 7

8 Séquençage : Méthode Sanger Source: scq.ubc.ca 8

9 Séquenceurs automatiques basés sur Sanger 4 different fluorescently labeled dideoxy nucleotides dda, ddc, ddg and ddt Voir : 9

10 Séquençage : Méthode Sanger 10

11 WGS : Whole Genome ShotGun Construction d une librairie de fragments de génome répétition Assemblage des séquences lues en contigs PCR longue Séquençage Finition (remplissage des trous) scaffolds Vérification de la structure et de la séquence 11

12 NGS : Next Generation Sequencing 12

13 NGS : Next Generation Sequencing «high-throughput sequencing» Nouvelles technologies de séquencage Récentes: 1ere commercialisé en 2005 (actuellement Roche 454), depuis 2 autres ont suivi (Illumina Solexa, Applied Biosystems SOLiD) Rapides: ~ 3 jours au lieu de 3 mois (argument «commercial») Coût initial moins élevé, coût en production également ex: 1000 génomes à «1000$» Pour le moment moins sensible: taux d erreur actuellement plus élevé => nécessite une couverture plus forte («> 10 x coverage»)

14 NGS : Next Generation Sequencing Point commun : séquençage de milliers de «reads» courts en parallèle read = fragment «lu» dont la taille est de 35 à 100 bases. principe de lecture d un read = chaque lecture d une lettre génère un point de couleur à une position sur une image la suite d images lues donne une suite de couleurs par position, et (selon un code) une suite de nucléotides [voir exemple sur slide suivant] Avantage : Lecture de centaines de milliers de reads en parallèle (dépend de la densité en points) 1 Tera de données brutes pour finalement 1 Giga de sequences utiles

15 Principe (exemple Solexa)

16 Principe (exemple Solexa)

17 Reads remappés sur génome

18 Reads remappés sur génome (des erreurs de lecture + 1SNP)

19 19

20 20

21 Exemple SOLiD : le «color space» SOLiD Un code couleur particulier : non pas «par lettre», mais «entre deux lettres» bleu = la lettre suivante est la même que la précédente rouge = la lettre suivante est le complémentaire (A <-> T, C <->G) jaune = la lettre suivante est l autre lettre du même groupe purine ou pyrimidine (purine = {A<->G}, pyrimidine = {C<->T}) vert = le dernier cas... («réponse D: la réponse D»)

22 Exemple SOLiD : le «color space» SOLiD Un code couleur particulier : Intérêt : distinguer les SNPs des erreurs de lecture SNP = «single nucleotide polymorphism» : changement d une seule lettre sur le génome séquencé/génome référence Erreur de lecture : la lecture d une couleur n a pas été effectué correctement (lire un bleu au lieu d un rouge par exemple )

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