Le séquençage du génome, où les scientifiques utilisent des méthodes de laboratoire pour déterminer la composition génétique d’un organisme spécifique, devient une pratique courante dans la recherche sur les insectes. Une meilleure compréhension de la biologie des insectes aide les scientifiques à mieux gérer les insectes, à la fois ceux qui sont bénéfiques pour l’écosystème et ceux qui nuisent à l’approvisionnement alimentaire et menacent la santé humaine en porteurs de maladies.
Les chercheurs ont développé une méthode de flux de travail, appelée Fanflow4Insects, qui annote les fonctions des gènes chez les insectes. Dans l’annotation fonctionnelle, les scientifiques collectent des informations sur l’identité biologique d’un gène. La nouvelle méthode de l’équipe utilise des informations de séquence transcrites ainsi que des bases de données de séquences de génomes et de protéines. Avec Fanflow4Insects, l’équipe a annoté les informations fonctionnelles du phasme japonais et du ver à soie, y compris l’expression des gènes ainsi que l’analyse des séquences. Les informations d’annotation fonctionnelle fournies par leur flux de travail élargiront considérablement les possibilités de recherche entomologique utilisant l’édition du génome.
L’équipe, composée de scientifiques de l’Université d’Hiroshima, de l’Université d’agriculture et de technologie de Tokyo et du Centre RIKEN pour les sciences médicales intégratives, a publié sa méthode Fanflow4Insects le 27 juin dans la revue Insectes.
Les insectes sont si divers et abondants que les scientifiques ont besoin d’un moyen de les étudier à grande échelle. C’est ce qui a conduit les scientifiques à entamer des travaux sur le séquençage du génome des insectes. En mai 2022, les scientifiques avaient décodé et enregistré les génomes d’environ 3000 espèces d’insectes. Ils utilisent également la technologie de séquençage à lecture longue pour accélérer encore le rythme du séquençage du génome des insectes.
Le séquençage de nouvelle génération a permis aux chercheurs de décoder plus facilement les génomes de nombreux insectes ainsi que leurs séquences de transcription. Cependant, l’interprétation biologique de ces séquences reste un goulot d’étranglement principal de l’analyse du transcriptome. Le transcriptome est la somme des molécules d’ARN d’un organisme. L’analyse du transcriptome est une première étape importante dans l’annotation fonctionnelle, qui sert d’indice important pour la sélection des cibles d’édition du génome.
Parce que certains insectes ont des génomes plus grands que le génome humain, le processus difficile de séquençage du génome entier est encore plus compliqué. Les scientifiques utilisent donc le séquençage du transcriptome avec la technologie de séquençage de nouvelle génération, également appelée séquençage d’ARN, comme outil d’évaluation des insectes de grande taille. Grâce à cet outil puissant, les scientifiques peuvent identifier efficacement des dizaines de milliers de gènes possibles dans un tissu spécifique en assemblant des dizaines de millions de lectures. Ils assemblent ensuite les séquences de gènes en unités de transcription pour identification. Mais ce type d’analyses dépend de l’accès des scientifiques à des ensembles de données complets et à leur annotation fonctionnelle. Des bases de données existent, mais elles sont incapables de suivre l’augmentation du séquençage du génome des insectes.
À mesure que l’analyse du transcriptome devient plus populaire, de nombreux groupes de recherche gèrent leurs propres pipelines, les informations concernant les unités de transcription provenant de diverses études étant rapportées étude par étude. Ces pipelines sont des ensembles d’algorithmes utilisés pour traiter les données de séquençage du génome. Mais les scientifiques ont besoin d’un moyen d’intégrer l’annotation fonctionnelle de tous les différents groupes effectuant ce type de recherche dans les bases de données publiques.
Dans cette étude en cours, l’équipe de recherche a utilisé ses nouveaux Fanflow4Insects pour créer un pipeline d’annotations fonctionnelles pour le ver à soie. Ensuite, les chercheurs ont également testé Fanflow4Insects pour les transcriptomes du phasme japonais. « L’annotation fonctionnelle est l’un des processus les plus importants pour accélérer la sélection des gènes cibles une fois le génome ou le transcriptome de l’organisme cible décodé. Les informations d’annotation fonctionnelle obtenues par le flux de travail Fanflow4Insects élargiront considérablement les possibilités de recherche entomologique à l’aide de l’édition du génome.
Hidemasa Bono, professeur à la Graduate School of Integrated Sciences for Life de l’Université d’Hiroshima, et premier auteur correspondant de l’article
Le workflow Fanflow4Insects pour les insectes a été développé ouvertement sur GitHub et est librement accessible. En conjonction avec l’annotation fonctionnelle dérivée de l’expression, les données de Fanflow4Insects peuvent être appliquées à l’étude comparative d’insectes aux phénotypes distincts. « Avec Fanflow4Insects, nous allons annoter les insectes qui produisent des substances utiles. Le but ultime de cette étude est de rendre possible la conception de réseaux moléculaires chez les insectes à l’aide de la simulation informatique », a déclaré Bono.
L’équipe de recherche comprend Hidemasa Bono, Université d’Hiroshima; Takuma Sakamoto et Hiroko Tabunoki, Université d’agriculture et de technologie de Tokyo ; et Takeya Kasukawa, Centre RIKEN pour les sciences médicales intégratives.
Cette recherche a été financée par une bourse Kakenhi de la Japan Society for the Promotion of Science, une plateforme d’innovation ouverte pour la co-création industrie-université (COI-NEXT), l’Agence japonaise pour la science et la technologie et le ROIS-DS-JOINT.
