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Reviens Avec Tes Prélèvements et analyse les Big Data avec nous

MetaSUB Paris : cartographier la diversité microbienne du métro parisien

Il est 5 heures, Paris s’éveille… Les usagers de la ligne 7 s’entassent tant bien que mal dans la rame n°6, direction Jussieu ! Tout comme ces quelques milliards de bactéries que nous côtoyons chaque jour sur les sièges, les barres d’appui métalliques, les sols, les poignées… Ça vous dégoûte ? Pas de panique, la majorité est inoffensive ! D’ailleurs, les scientifiques s’y intéressent de près, comme Alessandra Carbone et Hugues Richard, enseignants-chercheurs UPMC au laboratoire de biologie computationnelle et quantitative de l’institut de biologie Paris-Seine (LCQB-IBPS, UPMC/CNRS). Le laboratoire porte le projet MetaSUB pour Paris. Leur métier ? « Profileurs génétiques de population microbienne ». Attention au départ…

 

Paris, quartier de Jussieu. Tiles © Mapbox © OpenStreetMap. Visualization by Landscape Metrics, LLC

 

Pourquoi avoir choisi le métro comme laboratoire « in situ » et « in vivo » ?

Alessandra Carbone et Hugues Richard. Des projets précédents ont révélé à quel point le monde microbien dans les environnements urbains reste largement inexploré (une première analyse dans le métro de New York n’avait retrouvé que 50% des séquences comme appartenant à des organismes connus). Le projet de recherche prévu sur le site de la RATP s’inscrit dans le cadre du consortium international MetaSUB qui vise à effectuer les cartographies microbiennes dans les métros des plus grandes villes à travers le monde, sur les cinq prochaines années. MetaSUB regroupe plus d’une cinquantaine de villes, compte 35 partenaires académiques et des entreprises (Promega, Qiagen...). Les données générées devraient permettre de grandes études comparatives entre les différentes villes partenaires au sein de MetaSUB.

 

Qu’est-ce la métagénomique ?

A. C./H. R. Encore appelée « génétique environnementale », cette discipline mêle génétique, informatique et écologie. Son objectif : faire parler l’ADN de microorganismes présents dans un échantillon environnemental. Le séquençage de l’ADN extrait permet d’obtenir un inventaire des espèces présentes par comparaison avec l’ADN des espèces microbiennes déjà connues, de recomposer le génome d’espèces jusqu’ici inconnues, de caractériser les fonctions métaboliques accomplies par la communauté en analysant les gènes, et surtout d’obtenir une cartographie de la diversité des organismes. Ceci peut nous permettre de suivre, par exemple, les marqueurs de résistance aux antibiotiques. Les résultats pourraient améliorer le suivi des épidémies urbaines, l’impact de la pollution ou des événements climatiques.

 

Comment allez-vous procéder ? Quels sont les protocoles opératoires ?

A. C./H. R. Des prélèvements sur les surfaces des stations de métro et des rames seront planifiés à intervalles de temps réguliers pour suivre les effets de saisonnalité sur la diversité microbienne. Sur les surfaces solides, les prélèvements se font à l’aide d’un écouvillon qui peut ensuite être stocké à basse température. Au niveau de l’air, les prélèvements sont possibles grâce aux filtres à air. L’analyse des interactions entre populations bactériennes et indicateurs de pollution atmosphérique dans les stations permettra de mettre à jour la présence possible d’allergènes ou d’autres facteurs dans l’air. Toutes ces données seront « photographiées » et stockées dans une base de données privée pour améliorer la traçabilité. Nous aurons recours aux différents relevés temporels existant dans chaque station : flux de voyageurs, données hygrométriques, données de qualité de l’air, dynamique de repeuplement d’une population microbienne avant et après ce que la RATP appelle le « nettoyage patrimonial » d’une station, un récurage en profondeur qui a lieu à des fréquences plus faibles… MetaSUB ressemble à de la « science participative ».

 

Comment avez-vous prévu de sensibiliser et d’impliquer la communauté UPMC ?

A. C./H. R. L’idée est de faire appel à des scientifiques et à des étudiants de l’UPMC, en L3 d’informatique (module d’initiation à la bioinformatique) et en master (parcours « Bioinformatique et Modélisation » du master d’informatique et du master de biologie moléculaire et cellulaire). Préalablement formés aux prélèvements dans le métro, les étudiants procèderont aux échantillonnages en binômes. Munis de tracts de communication, ils pourront répondre aux questions des usagers/passagers. Le message transmis aura été cadré avec la RATP. Aussi, une campagne de presse pourra-t-elle être envisagée la veille des prélèvements, comme cela a déjà été fait dans le métro de Stockholm. Les étudiants participeront à l’analyse des données metagénomiques collectées. Il s’agit d’un projet BigData qui leur permettra d’approcher des méthodes d’analyse de larges quantités de données et de s’approprier de questions biologiques originales.

 

Où en êtes-vous du montage et du financement du projet ? Quels sont les bénéfices escomptés ?

A. C./H. R. Les premiers coûts seront pris en charge par nos partenaires au sein du consortium MetaSUB et les bourses qui existent déjà. La principale source de dépense étant le séquençage. Le projet bénéficie d’une bourse de la Bill & Melinda Gates foundation (100K€) Nous comptons chercher un financement de thèse sur le sujet et postuler aux appels à projet nationaux (de type ANR) et européens à partir de 2017. Soutenu durant les dernières années par le labex CALSIMLAB, le laboratoire se trouve aujourd’hui à la pointe dans l’annotation de domaines protéiques. Il a développé une méthode de dernière génération qu’il appliquera à l’analyse des échantillons MetaSUB. Nous travaillons à la mise en place d’un accord de confidentialité entre l’UPMC et la RATP ainsi qu’à la signature d’un plan de prévention pour permettre les prélèvements dans le métro. La RATP aura un droit de premier regard sur les données générées qui seront ensuite rendue publiques. Et l’ensemble des analyses donnera lieu à des publications dans des journaux scientifiques de renommée internationale.

Pour en savoir plus :

Laboratoire de biologie computationnelle et quantitative (LCQB, UMPC/CNRS)Nouvelle fenêtre

 

L'institut de biologie Paris-Seine (IBPS)Nouvelle fenêtre

 

Le site du projet MetaSUBNouvelle fenêtre

Afin d’assurer la meilleure qualité pour la génération des données, les protocoles utilisés pour la préparation des échantillons seront définis par le consortium et suivront les standards reconnus internationalement pour le contrôle qualité et la rigueur de séquençage de l’U.S. Food and Drug Administration’s (FDA), du Sequencing Quality Control Consortium (SEQC), et du Earth Microbiome Project (EMP).

 

Progression de l’échantillonnage dans différentes villesNouvelle fenêtre

Le compte twitter de MetaSUBNouvelle fenêtre Paris et du consortium Metasub globalNouvelle fenêtre

 

Le Ocean Sampling DayNouvelle fenêtre

 

Références bibliographiques :

  • Afshinnekoo E, Meydan C, Chowdhury S et al. 2015. Geospatial Resolution of Human and Bacterial Diversity with CityScale Metagenomics, Cell Systems, 1 :7287.
  • Cao C, Jiang W, Wang B, Fang J, Lang J, Tian G, Jiang J, Zhu TF. 2014. Inhalable Microorganisms in Beijing’s PM2.5 and PM10 Pollutants during a Severe Smog Event. Environ Sci Technol 48 : 1499–1507.The MetaSUB international Consortium 2016, Report on the First Meeting of the Metagenomics and Metadesign of the Subways and Urban Biomes (MetaSUB) International Consortium, Microbiome, 4 :1 - J.S. Bernardes, C. Vaquero, G. Zaverucha and A. Carbone. 2016.
  • J.Bernardes, G.Zaverucha, C.Vaquero, A.Carbone, Improvement in protein domain identification is reached by breaking consensus, with the agreement of many profiles and domain co-occurrence. PLoS Computational Biology, in press.



03/10/16