Génomique comparative

Comme les espèces actuelles ont des ancêtres communs, les génomes des espèces apparentées manifestent une conservation de l'ordre des gènes (colinéarité) et de leur séquence. Grâce à la génomique comparative, les connaissances acquises par l'étude exhaustive de modèles peuvent être appliquées à des organismes apparentés qui sont importants pour la santé humaine ou pour l'agriculture.

Les organismes modèles présentent de nombreux avantages: entre autres, ils ont souvent un génome de petite taille (comprenant moins d'ADN redondant) ainsi qu'un cycle de reproduction plus court, et leur génétique et les ressources génomiques sont bien connues. L'organisme modèle utilisé en recherche au Centre de recherches de Saskatoon d'AAC est Arabidopsis thaliana, une plante de la tribu des Brassicaceae, groupe qui comprend un certain nombre d'espèces cultivées étroitement apparentées, notamment le canola (Brassica rapa et B. napus), les moutardes oléagineuses (B. nigra, B. juncea et Sinapis alba) et toute une variété de plantes légumières comme le chou de Bruxelles et le brocoli (B. oleracea). Arabidopsis fait l'objet de travaux de génétique et de biochimie depuis plus de 50 ans, et récemment un important ensemble de ressources génomiques a été constitué à son sujet, notamment la séquence de son génome, publiée à la fin de 2000 (Arabidopsis Genome Initiative, 2000). L'analyse comparative des génomes de Arabidopsis et des plantes cultivées qui lui sont apparentées devrait permettre d'accélérer l'étude de génomes de Brassica plus complexes.

Le Centre de recherches de Saskatoon d'AAC a constitué une banque de séquences partielles (EST) de B. napus (renseignements au sujet des EST). Ces séquences, qui représentent une excellente ressource pour différentes activités de recherche, servent notamment en cartographie comparative au ciblage des régions chez Arabidopsis, à l'identification de gènes candidats exprimés, comme points d'ancrage pour l'alignement de banques de BAC, comme matière première pour la recherche de SNP (polymorphismes touchant un seul nucléotide) et à la préparation de micropuces pour surveiller les changements dans l'expression génique. Nous exploitons l'importante ressemblance des séquences nucléotidiques d'ADN (en moyenne, 87% identiques dans les régions codantes) constatée entre Brassica et Arabidopsis pour déterminer quel gène de Arabidopsis présente la plus grande homologie avec chacune des séquences EST de B. napus. Le 10 août 2001, nous avions des annotations sur quelque 27 000 gènes de Arabidopsis, et une fonction avait été attribuée à 40-50% d'entre eux. L'homologie entre les gènes annotés de Arabidopsis et les séquences EST de B. napus apparentées nous permet de déterminer non seulement la position comparative de chacune des séquences EST de Brassica sur la carte du génome de Arabidopsis, mais aussi d'attribuer une fonction possible à de nombreuses EST.

Les outils de bioinformatique classiques, comme le logiciel BLAST (Basic Local Alignment Search Tool), qui permet de trouver les similitudes entre plusieurs séquences, sont généralement utilisés pour comparer des séquences génomiques, mais la présentation des résultats sous forme de texte n'est pas toujours le moyen le plus clair de décrire une relation. C'est d'autant plus vrai dans le cas d'alignements touchant une région étendue comme un BAC, qui comprend en moyenne 100 000 bases, un chromosome, qui comprend en moyenne de 20 à 30 millions de bases, ou le génome au complet. Nous avons mis au point une application qui permet de visualiser les relations.

• Accès au Visualisateur comparatif des génomes de Brassica et Arabidopsis ici.