Qu’est-ce que la Génomique comparative?

Par Dr. Surat P, Ph.D. Examiné par Dr. Tomislav Meštrović, MD, Ph.D.

La génomique comparative est un domaine de la biologie où le génome de différentes espèces est comparé les uns aux autres pour comprendre les différences évolutives et moléculaires entre les espèces. Le développement d’un séquençage de nouvelle génération à faible coût a permis l’analyse d’une pléthore de génomes apparentés en utilisant la génomique comparative. Cet article vise à décrire les techniques utilisées en génomique comparative et leurs avantages/ inconvénients.

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• Séquençage du génome et comparaison du génome
• Séquençage et synténie de l’ADN
• Analyse de l’ADN homologue
• Distance phylogénétique
• Avantages de la génomique comparative

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Séquençage du génome et comparaison du génome

L’information génétique est codée par quatre nucléosides: l’adénine, la cytosine, la guanine et la thymine. La détermination de l’ordre de ces nucléosides dans l’ADN linéaire constitue la base du séquençage. Avec le génome humain, les génomes de plusieurs organismes modèles ont maintenant été séquencés – y compris les chimpanzés, les souris, les mouches des fruits, les poissons-globes, les vers ronds, la levure de boulanger et les bactéries. Au total, les génomes de plus de 1000 organismes procaryotes et de 1300 espèces ont été séquencés à ce jour.

La première étape de la génomique comparative consiste à comparer des caractéristiques générales telles que: la taille du génome, le nombre de gènes et le nombre de chromosomes. Par exemple, Arabidopsis (une plante) a un génome plus petit que la Drosophile, la mouche des fruits qui a deux fois plus de gènes. Fait intéressant, la taille du génome d’Arabidopsis est similaire à celle des humains, ce qui suggère que la taille du génome n’est pas un indicateur de complexité ou d’évolution.

Séquençage de l’ADN et synténie

La synténie est une méthode par laquelle les gènes sont disposés en blocs similaires à travers les espèces pour identifier des régions similaires et différentes. L’étendue de la similitude et de la dissimilarité peut varier d’un chromosome à l’autre. Par exemple, le chromosome 20 de l’homme correspond presque complètement au deuxième chromosome de la souris.

De même, le dix-septième chromosome de l’homme correspond au chromosome 11 de la souris. Ainsi, l’analyse peut montrer comment les changements chromosomiques qui se sont produits dans les chromosomes de souris et humains depuis qu’ils ont divergé d’un ancêtre commun il y a près de 75 à 80 millions d’années.

Analyse de l’ADN homologue

Une autre méthode utilisée en génomique comparative est l’analyse d’homologie, où les chromosomes homologues de différentes espèces sont alignés. Par exemple, dans une étude, le gène de l’enzyme pyruvate kinase chez l’homme a été aligné sur la séquence enzymatique homologue du chien, de la souris, du poulet et du poisson zèbre (entre autres), et par la suite, les régions de similitude de séquence élevée ont été tracées.

Une telle analyse a montré une grande similitude dans les séquences enzymatiques de l’homme et du macaque (un primate), tandis que le poulet et le poisson zèbre n’ont montré de similitude que dans les régions codantes. Une telle analyse peut être utilisée pour trouver quelles caractéristiques génomiques ont été préservées au cours de l’évolution et, inversement, quelles caractéristiques se sont diversifiées.

Distance phylogénétique

La distance phylogénétique est une caractéristique non paramétrique utilisée pour mesurer le degré de séparation entre deux organismes. Ce paramètre est basé sur le nombre de changements de séquence qui se sont accumulés sur une période d’années ou de générations. Cette distance est inversement proportionnelle à la similitude de séquence entre les organismes – c’est-à-dire moins la similitude de séquence, plus est la distance phylogénétique entre eux.

Sur des distances phylogénétiques plus longues (comme un milliard d’années) depuis la séparation des organismes, seules des inférences générales peuvent être recueillies. Cependant, pour des distances phylogénétiques plus rapprochées, telles que 50 à 200 millions d’années depuis la séparation, l’ADN fonctionnel et non fonctionnel peut être discriminé, ce qui peut ensuite conduire à l’identification de régions codantes, d’ARN non codants, de régions régulatrices, etc.

Pour des distances phylogénétiques inférieures à 5 millions d’années, des différences de séquence peuvent être utilisées pour déduire des différences de forme et de forme plus petites et subtiles. Par conséquent, les différences génomiques comparatives peuvent fournir beaucoup d’informations puissantes.

Avantages de la génomique comparative

Les génomes comparatifs ont conduit à des informations intéressantes, telles que le génome humain et la mouche des fruits partagent 60% de leurs gènes. De plus, près des deux tiers des gènes cancéreux ont des gènes homologues chez la mouche des fruits. De tels résultats ont un impact profond sur la recherche en santé humaine. Outre la santé, elle a également des implications dans divers domaines tels que l’agriculture, la biotechnologie, la zoologie, la biologie de la conservation, etc.

Pour en savoir plus

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Écrit par

Dr. Surat P

Dr. Surat a obtenu un doctorat en Biologie cellulaire et Mécanobiologie de l’Institut Tata de Recherche Fondamentale (Mumbai, Inde) en 2016. Avant son doctorat, Surat a étudié pour un baccalauréat Science sciences (B.Sc .) diplôme en zoologie, au cours duquel elle a reçu une bourse d’été de l’Académie indienne des Sciences pour étudier les protéines impliquées dans le sida. Elle produit des articles de fond sur un large éventail de sujets, tels que l’éthique médicale, la manipulation de données, la pseudoscience et la superstition, l’éducation et l’évolution humaine. Elle est passionnée par la communication scientifique et écrit des articles couvrant tous les domaines des sciences de la vie.

Citations