La métagénomique est l'étude de tous les organismes présents dans un environnement particulier, comme le sol, l'eau ou le corps humain. Un élément clé de l’analyse métagénomique consiste à comprendre quelles espèces sont présentes (classification), la quantité de chacune d’elles (abondance) et la fonction des micro-organismes présents.
La métagénomique en temps réel – l'analyse immédiate des données pendant que le séquençage est en cours – offre le potentiel d'accélérer la détection, la surveillance et la réponse aux menaces microbiennes dans une multitude de contextes, notamment agricoles, environnementaux et de biosécurité.
Cependant, l’un des principaux obstacles à la réalisation du plein potentiel de la métagénomique en temps réel est le manque de flexibilité des outils actuellement disponibles, ce qui augmente le temps nécessaire au retour de l’analyse des échantillons sur le site d’application.
MARTi, publié aujourd'hui dans Recherche sur le génomeest un outil logiciel open source qui permet l'analyse et la visualisation en temps réel des données métagénomiques. L'équipe a créé une interface accessible qui augmente la convivialité et l'accessibilité de l'analyse métagénomique.
Le Dr Ned Peel, premier auteur et chercheur postdoctoral à l'Earlham Institute, a déclaré : « Il est très léger sur le plan opérationnel, vous pouvez l'utiliser sur le terrain pour la classification taxonomique sur un ordinateur portable standard, ou entreprendre une analyse plus vaste et complexe à l'aide d'un calcul haute performance. »
L’un des principaux impacts de MARTi est l’immédiateté des résultats d’analyse : il pourrait être très utile dans les situations où une identification rapide est essentielle. »
Dr Ned Peel, premier auteur de l'étude et chercheur postdoctoral, Earlham Institute
Dans les environnements cliniques, cela pourrait permettre aux cliniciens d’accélérer rapidement l’identification et les traitements ciblés des infections pathogènes.
Le Dr Richard Leggett, chef de groupe et auteur, a déclaré : « MARTi trouve son origine dans un logiciel que nous avons développé pour une identification très rapide des agents pathogènes chez les nourrissons prématurés, mais nous l'avons depuis adapté pour une utilisation dans un large éventail de contextes, notamment à bord de navires de recherche dans l'Antarctique, dans l'agriculture, ainsi que dans la biosurveillance et la sécurité.
« MARTi est désormais notre outil d'analyse de première ligne pour tout projet métagénomique et nous utilisons MARTi dans plusieurs collaborations en cours. En testant des données simulées et réelles, nous avons démontré la robustesse des résultats.
L'analyse sur le terrain fournie par MARTi soutient le travail du groupe séquençant l'air pour détecter les menaces pathogènes.
AirSeq – une technologie développée par l'Earlham Institute et le Natural History Museum de Londres, prélève des échantillons d'air, extrait et purifie les infimes quantités d'ADN présentes. Celui-ci est ensuite séquencé et analysé à l'aide du logiciel MARTi.
« L'un des objectifs ultimes en milieu agricole serait d'avoir une boîte dans le champ d'un agriculteur qui pourrait continuellement échantillonner l'air, analyser les données à bord avec MARTi et fournir ensuite à l'agriculteur une alerte en temps réel. » ajouta Richard.
MARTi comporte deux composants : le moteur MARTi, qui analyse les données de séquençage et peut être installé soit sur une machine locale, telle qu'un ordinateur de bureau ou un ordinateur portable, soit sur un système de calcul haute performance (HPC) ; et MARTi GUI (interface utilisateur graphique), un outil Web permettant aux utilisateurs de visualiser et de comparer les résultats, ainsi que de générer des graphiques et des figures pour des publications et présentations scientifiques.
MARTi est hautement personnalisable et les utilisateurs peuvent ajuster les paramètres et les bases de données en fonction des besoins de leur recherche particulière. « Nous avons créé un outil convivial qui doit être flexible, personnalisable et facile à installer », a ajouté Ned.
À l'Earlham Institute, nous sommes passionnés par le développement, l'adaptation et l'application des dernières technologies pour répondre à des questions biologiques complexes. À partir de nouveaux flux de travail et de logiciels sur mesure, les scientifiques de l'Earlham Institute créent et affinent constamment des méthodes technologiques afin de maintenir le rythme des découvertes.
