Le séquençage
Caractériser avec précision les (micro)organismes
Sécurité alimentaire, identification des espèces, contrôle des ingrédients utilisés… : le séquençage permet de répondre à de nombreuses problématiques dans les domaines agricoles, aquacoles et agroalimentaires. Nous avons fait le point sur ce sujet lors d’un entretien croisé avec Guillaume Gillot de l’ADRIA, Klervi Crenn et Charlotte Roby de Vegenov, Rémy Michel et Sophie Richier du CEVA.
Comment définir le séquençage ? Quelles peuvent être ses applications pour les produits agro-alimentaires ?
Le séquençage de l’ADN est le processus permettant de déterminer l’ordre exact des nucléotides (adénine, guanine, cytosine et thymine) dans une molécule d’acide désoxyribonucléique (ADN). L’ADN est la molécule support de l’information génétique nécessaire au développement, à la croissance, au fonctionnement et à la reproduction des organismes vivants.
Dans le cas des produits issus de l’industrie agro-alimentaire (IAA), il s’agit de pouvoir décrire précisément, avec leur ADN, les micro-organismes présents, de les identifier voire de les comparer (Listeria, salmonelles, etc.). Aussi, cela permet d’identifier « l’adversaire » contre lequel il va falloir agir et également, par exemple, d’identifier des sources de contamination microbienne.
Mais le séquençage peut aussi permettre d’obtenir une information précise sur la nature et/ou l’origine des ingrédients utilisés, pour déceler, par exemple, toute fraude alimentaire. Un des exemples les plus connus reste le scandale de la viande de cheval retrouvée dans des plats préparés et annoncés comme étant du bœuf.
Quel est l’intérêt du séquençage pour les plantes et les microorganismes associés ?
Il permet tout d’abord d’identifier une espèce, par exemple à partir de graines ou de poudres qui sont difficilement identifiables sur la base de critères morphologiques. En effet, après extraction de l’ADN, les portions d’ADN d’intérêt taxonomiques sont amplifiées et séquencées (on parle alors de barcodes ou code-barres à ADN). Les résultats obtenus sont ensuite comparés à une base de données existante pour déterminer l’espèce concernée.
Ces analyses peuvent être réalisées pour contrôler la conformité et l’absence de contamination des matières premières utilisées par les entreprises pharmaceutiques et cosmétiques ou encore identifier des fragments de plantes (racines, graines, etc.).
Le séquençage peut aussi aider à réaliser des analyses fines de la diversité microbiologique du sol par des approches « metabarcoding » (il s’agit de regarder tous les barcodes bactériens ou fongiques présents dans un environnement donné). Cela nous permet d’obtenir la liste complète des espèces ou genres et de calculer des indices de diversité. Dans le projet collaboratif « Boussole », dans lequel Vegenov était partenaire, différents sols issus de parcelles de choux fleurs ont été analysés par metabarcoding pour évaluer si des pratiques culturales ou des rotations de cultures avaient des impacts sur leur diversité microbienne.
Et, dans le domaine des algues, quelles sont aujourd’hui les applications et l’intérêt du séquençage ?
Le domaine des algues au sens large comprend les macroalgues, les microalgues et les cyanobactéries. Notre utilisation des outils de séquençage a notamment pour objectif d’identifier les espèces, que ce soit pour les producteurs ou les entreprises qui sourcent leur matière première. Il s’agit ici de valider que l’espèce produite ou achetée est bien celle désirée.
Au niveau environnemental, cette technique moléculaire a également un intérêt dans la caractérisation de la diversité algale présente dans le milieu. Par exemple, dans la problématique sanitaire engendrée par les marées vertes, elle permet d’identifier la dynamique saisonnière des populations ainsi que l’identification de l’espèce proliférante majoritaire.
Enfin, dans ce domaine, les besoins en termes de certification des produits à base d’algue (qualité et origine) sont de plus en plus significatifs, notamment sur le contrôle qualité (et en particulier sur les produits plus ou moins transformés). Les outils d’analyse génétique sont en capacité d’apporter les informations nécessaires, dès lors que les bases de données auront été réalisées et alimentées.
Pourquoi le séquençage devient de plus en plus important ?
Si le séquençage en lui-même a plus de 40 ans d’existence, il est vrai que dans nos domaines on s’y est intéressé plus récemment à la suite de l’avènement des technologies dites haut-débit au milieu des années 2000. Ainsi, il ouvre le champ des possibles en permettant d’obtenir en plus grand nombre et plus rapidement des informations précises, fiables et pertinentes. De plus, il connaît aujourd’hui un nouvel essor grâce aux développements de nouvelles technologies permettant entre autres de réduire les coûts.
Dans le secteur des algues ou des végétaux, le séquençage est-il devenu un nouvel outil ou l’utilisez-vous depuis déjà longtemps ?
Cela fait déjà un certain nombre d’années que le CEVA et Vegenov travaillent sur l’identification des espèces au niveau génétique. Mais il est clair qu’aujourd’hui les entreprises ou les porteurs de projet ont besoin de démontrer et de certifier leurs ressources (achats ou production). Aussi, la génétique devient presque incontournable face à ce type de questions. Nos interlocuteurs sont les entreprises qui produisent des algues ou des produits à base d’algue (cosmétique, agro-alimentaire, etc.).
Les entreprises sont-elles déjà sensibilisées au séquençage ? Et si non, quel message faire passer ?
Récemment, dans le cadre d’un groupe de travail ACT food Bretagne, une enquête a été effectuée et les résultats obtenus ont mis en évidence une certaine méconnaissance de ces techniques. Les personnes interrogées ont des notions générales sur la génétique mais elles ne savent pas ce qu’elle peut leur apporter dans leurs activités. Il y a donc un vrai travail de sensibilisation à faire, mais avec des explications adaptées aux interlocuteurs.
Les producteurs d’algues sont plutôt concernés par les aspects scientifiques et techniques, ayant besoin de vérifier les souches pour les valoriser ou s’assurer que les biomasses qu’ils produisent ne sont pas contaminées par d’autres espèces. Alors que les industriels ont d’abord besoin de certifier leurs ingrédients pour caractériser le produit vendu. Il est donc essentiel de valoriser chaque plus-value du séquençage en fonction des interlocuteurs.
Et, quels sont les freins généralement invoqués ?
Les freins identifiés sont en général la méconnaissance de la technique et le coût. De plus, pour les algues, les connaissances sont en plein développement avec des banques de données qui se sont enrichies plus récemment. Il faut donc bien évaluer la pertinence de l’approche par rapport au besoin de l’interlocuteur (base de données suffisamment fournie pour le groupe d’espèces ciblées, type d’analyse à proposer, évaluation de l’intérêt scientifique, technique et économique de l’analyse, etc.) et proposer des analyses de séquençage adaptées.
Pour le végétal, quels sont les arguments du séquençage par rapport à d’autres techniques ? Et quels en sont les freins invoqués ?
Le séquençage permet surtout d’identifier facilement des matières transformées ou des échantillons qui sont impossibles à identifier par les autres approches disponibles (sous forme de poudres par exemple). C’est souvent la seule méthode possible. C’est une technique facile à mettre en œuvre et fiable. Mais là aussi, le frein reste d’abord le coût. Dans le cas d’analyse métabarcoding, les délais pour l’obtention des résultats peuvent également être un frein dans une filière compétitive.
Quel est l’intérêt de faire appel à un centre technique comme l’ADRIA pour réaliser un séquençage ?
L’intérêt essentiel d’un centre technique est son expertise et son expérience des secteurs concernés : l’ADRIA pour les produits agro-alimentaires, Vegenov pour le végétal, INNOZH pour la santé animale et le CEVA pour les algues. Si les laboratoires de routine sont en capacité de réaliser techniquement cette prestation, ils fourniront essentiellement des rapports sans accompagnement à l’interprétation des résultats.
En effet, il y a deux grandes étapes dans le séquençage : la production de la donnée brute et son analyse. Quand vous séquencez un génome, vous disposez de beaucoup d’informations qu’il faut savoir traiter, analyser et comparer. Et, c’est là que le centre technique a une plus-value indiscutable. Nous aidons chaque client à mieux définir ce qu’il peut faire de ces résultats par rapport à sa problématique. Ce n’est pas juste une prestation technique mais un véritable accompagnement.
Et pour Vegenov ?
Vegenov dispose de tous les équipements techniques nécessaires. L’équipe possède une grande expérience de la technologie et une expertise pointue en biologie moléculaire appliquée aux végétaux et leurs microorganismes associés, ainsi qu’aux matières premières algales. Cette expertise est déterminante pour l’analyse des données et nous permet d’effectuer des interprétations pertinentes. En effet, il faut toujours avoir un regard critique pour le choix du barcode (le plus pertinent pour la différentiation d’espèces proches) mais aussi par rapport à ce que contiennent les bases de données. C’est donc l’expérience et l’expertise qui nous permet d’effectuer une analyse fiable et sur mesure, C’est cette connaissance très pointue du monde végétal et de la génétique qui fait notre grande différence par rapport à un laboratoire généraliste.
Pareil pour le CEVA ?
C’est naturellement notre connaissance très pointue du métier, de la génétique et des algues qui nous permet de proposer à chaque client un véritable accompagnement dans leur démarche et leurs analyses. Comme les autres centres, notre rôle ne se limite pas aux aspects techniques, mais nous mettons en perspective les résultats par rapport à leur thématique et leur problématique métier. Pour chaque client, nous apportons conseils et assistance tout au long de l’accompagnement.
Pourquoi ACT food ?
L’alliance des cinq centres techniques présente l’offre la plus riche en Bretagne, en matière de conseil et de développement pour les filières agri-aqua-agroalimentaires. Spécialisés chacun dans leur domaine spécifique, ils vous proposent une véritable complémentarité dans leurs compétences.
Et, au-delà, de leurs expertises spécifiques, ils se rencontrent, échangent et partagent leurs connaissances et leurs informations. Un véritable maillage pour accompagner les projets d’innovation des entreprises.
Pour contacter directement ACT food