i5K une collaboration internationale pour séquencer 5000 génomes d’insectes

Lancée en 2011, i5K est une initiative internationale qui vise à structurer une communauté de scientifiques (entomologistes, génomiciens, bioinformaticiens…) afin de séquencer 5000 génomes d’insectes d’intérêt. Les plus grands centres de recherches internationaux (USDA, BGI, NCBI, EBI, CSIRO, INRA…) ainsi que des universités participent à ce projet de grande ampleur. Le département Santé des Plantes et Environnement (SPE) collabore activement à cette initiative collective. Trois ans après son lancement, Denis Tagu, directeur de l’Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP) et membre du groupe de coordination d’i5K, revient au cours d’un entretien sur ce projet de séquençage de génomes d’insectes.

Femelle Hyposoter didymator parasitant des larves de chenilles de noctuelle Spodoptera frugiperda. © Marie FRAYSSINET
Mis à jour le 30/07/2014
Publié le 30/07/2014

Pouvez-vous brièvement nous rappeler ce qu’est le projet i5K ?

i5k signifie « Insect and other Arthropod Genome Sequencing Initiative ». Il s’agit d’un regroupement de scientifiques animés par la volonté d’aider la communauté internationale de chercheurs à générer et caractériser des séquences de génomes d’insectes, le tout dans un but non lucratif. L’objectif est de séquencer, en priorité, 5000 génomes d’insectes jouant un rôle dans la santé humaine, l’agronomie, l’environnement, ou présentant des traits biologiques particuliers. Par exemple, il y a actuellement une collaboration entre les Etats-Unis et la Chine pour séquencer 100 génomes d’insectes dits « sociaux » comme les fourmis ou les abeilles. On estime qu’il y a un million d’espèces d’insectes dans le monde. Séquencer 5000 génomes représente donc un faible chiffre mais cela permet de couvrir la plupart des grandes familles d’insectes.

Comment se déroule le séquençage d’un génome ?

Pour réaliser un séquençage il faut disposer d’ADN qui soit de bonne qualité et en grande quantité. Cela demande du temps car nous devons sélectionner les individus adéquats. i5k a d’ailleurs proposé des « bonnes pratiques » ou des conseils pour bien sélectionner le type d’individus dont on va extraire l’ADN. Une fois l’ADN extrait, nous procédons au séquençage. Nous obtenons alors des brins d’ADN mélangés que nous devons réordonner pour reconstituer les chromosomes initiaux : c’est l’assemblage du génome. A ce stade nous faisons appel à la bio-informatique. Nous utilisons des logiciels qui recherchent les portions du génome qui codent pour les gènes. Séquencer ce n’est pas uniquement l’acte de produire une séquence, c’est aussi voir où se situent les gènes, quels sont ces gènes, quelle est leur nature. Cette dernière étape s’appelle l’annotation du génome. Et concrètement, i5k réalise des tests et propose des outils pour aider les chercheurs à réaliser le plus correctement possible ces étapes.

Quels objectifs vous étiez-vous fixés ?

Dans le cadre d’i5k, l’Inra a soutenu notre proposition de séquencer les génomes de deux insectes ravageurs, le phylloxéra Daktulosphaira vitifoliae et le ver du cotonnier Spodoptera littoralis, ainsi que deux guêpes parasitoïdes, Hyposoter didymator parasitant les noctuelles, et Aphidius ervi parasitant les pucerons. Aujourd’hui, nous possédons les séquences complètes des trois premières espèces et des tests sont en cours pour l’ADN d’Aphidius ervi. Notre travail de séquençage et d’assemblage est réalisé en collaboration avec le Beijing Genomics Institute (BGI), un centre de séquençage chinois. Nous préparons et nous envoyons les échantillons d’ADN au centre qui les teste pour vérifier qu’un séquençage complet est réalisable. Pour l’étape d’annotation du génome nous avons reçu l’aide de la plateforme de bio-informatique pour les arthropodes des agrosystèmes (BIPAA). Cette plateforme possède déjà deux bases de données de génomes : AphidBase pour les pucerons et LepidoDB pour les lépidoptères. Ces deux bases vont donc être complétées par les résultats de nos travaux. Actuellement, nous caractérisons la qualité de l’assemblage pour les 3 génomes obtenus et nous allons procéder à l’annotation automatique de ces génomes. En ce qui concerne A. ervi, nous attendons des nouveaux essais de séquençage pour s’assurer de la bonne qualité de l’ADN extrait avant de passer au séquençage final.

Quelle est l’actualité autour d’i5K ?

Du 15 juin au 15 juillet nous avons reçu un collègue américain, Stephen Richards, dans le but d’échanger sur nos techniques. Chercheur au « Human Genome Sequencing Center» (HSGC, Houston, Texas), il collabore avec nous sur les étapes d’assemblage et d’annotation automatique des génomes. Durant cette période nous avons participé ensemble à Amsterdam à l’« International symposium on Molecular Insect Science » pour lequel j’ai organisé une session « i5k » avec une dizaine de communications sur des exemples de recherches actuellement menées. Les membres d’i5k participent régulièrement à des conférences internationales, un point sur le projet de séquençage des 100 génomes d’insectes « sociaux »  sera réalisé lors d’une conférence à Pékin.

En savoir plus

The i5K Initiative: Advancing Arthropod Genomics for Knowledge, Human Health, Agriculture, and the Environment

Insects and their arthropod relatives including mites, spiders, and crustaceans play major roles in the world’s terrestrial, aquatic, and marine ecosystems. Arthropods compete with humans for food and transmit devastating diseases. They also comprise the most diverse and successful branch of metazoan evolution, with millions of extant species. Here, we describe an international effort to guide arthropod genomic efforts, from species prioritization to methodology and informatics. The 5000 arthropod genomes initiative (i5K) community met formally in 2012 to discuss a roadmap for sequencing and analyzing 5000 high-priority arthropods and is continuing this effort via pilot projects, the development of standard operating procedures, and training of students and career scientists. With university, governmental, and industry support, the i5K Consortium aspires to deliver sequences and analytical tools for each of the arthropod branches and each of the species having beneficial and negative effects on humankind.

The i5K Initiative: Advancing Arthropod Genomics for Knowledge, Human Health, Agriculture, and the Environment. Journal of Heredity, 104(5): 595-600