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L’ADN et l’ARN du plancton prélevés sur la goélette Tara sont décryptés dans ce laboratoire du Genoscope. C’est ici que se poursuit l’aventure de Tara Océans : l’expédition parcourt les océans pendant trois ans pour étudier la vie sous-marine microscopique. Le programme scientifique réunit des chercheurs d’horizons variés, déterminés à fournir le recensement le plus complet de protistes marins jamais entrepris. Le séquençage des génomes(1) est l’un des grands enjeux de ce programme.

L’expédition Tara : 3 ans pour étudier le plancton

Vue du ciel, la Terre est bleue. Mais, en réalité, que sait-on des océans de la planète ? Qui les habite ? C’est pour tenter de répondre à ces questions que pendant trois ans des scientifiques embarquent à bord de la goélette Tara. Partie de Lorient en septembre 2009, elle a déjà parcouru 40 000 milles, de l’Atlantique au Pacifique en passant par la Méditerranée et l’Océan Indien. Son but : étudier la vie microscopique des océans. En effet, le plancton, terme qui désigne des millions d’organismes différents, joue un rôle considérable dans la vie de la planète. Cette vie marine est aujourd’hui menacée par les bouleversements écologiques majeurs que nous connaissons : le changement climatique et la pollution. Une série de quatre documentaires de 52 minutes intitulée "Tara Oceans, le monde secret" sera diffusée en première exclusivité sur Planète Thalassa les 15, 22, 29 avril et 6 mai, à 20h40. Ce sont les premiers films sur l’expédition Tara Oceans.

Prélever des échantillons, et après ?

Vingt-cinq machines ronronnent. Des laborantins s’affairent autour d’un carton d’où s’échappe une épaisse buée de froid. Ils en extirpent délicatement des boîtes transparentes congelées. Nous sommes au Genoscope, la plateforme française de séquençage, nouvellement intégrée au CEA et installée à une trentaine de kilomètres de Paris à Evry.

C’est là que parviennent, toutes les six semaines, des échantillons de micro-organismes marins prélevés à bord de la goélette Tara. Inlassablement, les chercheurs tentent de faire parler leur ADN et leur ARN, tout ce matériel génétique (2) encore inconnu, qui pourrait, demain, ouvrir des voies nouvelles à la science, à la médecine et à l’industrie.

Le Genoscope est de tous les grands programmes nécessitant des moyens de séquençage massif.. Séquencer, cela revient à découper chaque chromosome en millions de petits bouts, pour déterminer l’ordre d’enchaînement des molécules élémentaires (représentées représentées par les 4 lettres A, T, G, C) constituant la molécule d’ADN(3), puis à les ré-assembler dans le bon ordre.

Aujourd’hui, le Genoscope s’attaque à un projet d’envergure avec la mission Tara Oceans. Les premiers échantillons sont arrivés à l’automne 2009, et les premières séquences tirées de ces échantillons n’ont été achevées qu’au printemps 2010. Concrètement, un échantillon c’est un tube contenant des organismes unicellulaires et quelques pluricellulaires, retenus sur un filtre, et baignant dans un liquide de conservation de l’ADN et de l’ARN.
Pour les deux profondeurs auxquelles ont été réalisés les prélèvements, les organismes recueillis ont été séparés selon cinq tailles différentes. Sachant que depuis un an une centaine de stations ont été faites, cela signifie que le Genoscope abrite dans ses congélateurs quelques 1 000 échantillons ! Sans compter ceux qui devraient arriver à Evry au cours des deux prochaines années... soit 2 000 tubes de plus !

Transporter les échantillons du bateau au séquenceur : un défi

" Pour l’instant, nous avons mené une étude pilote sur une seule station de prélèvement ", remarque Olivier Jaillon, chercheur au Genoscope. " Mais en 2011, nous passerons à une plus grande échelle. C’est le gros challenge de l’année : allons-nous réussir à mener à bien toutes les étapes, du bateau au séquenceur, une chaîne qui comporte énormément de petites étapes risquées ? " L’autre défi de taille, c’est celui de la bioinformatique. Le séquençage produit des quantités de données gigantesques. Dans cette masse de " lettres " tirées de l’ADN et de l’ARN, l’oeil humain est incapable de s’y retrouver. C’est donc l’ordinateur et ses logiciels informatiques qui ont pour tâche de déchiffrer ce texte encore inconnu, et d’y reconnaître des éléments tels que le code d’une protéine, etc. A partir de 2011, cependant, le volume des données va exploser. " On générera bientôt chaque jour la même quantité de données que tout ce qui a été stocké dans les banques de données mondiales l’an passé ", s’exclame le chercheur.

Faire des choix... dans un énorme volume de données !

" Si l’on veut réaliser un travail en profondeur, il va donc nous falloir choisir quelques stations représentatives, " remarque Jean Weissenbach. " Nous pourrons alors comparer leurs données à d’autres connues, y trouver des protéines déjà identifiées et en découvrir de nouvelles. C’est un véritable inventaire des micro-organismes du milieu marin et de leurs fonctions biologiques que nous réalisons. De quoi ces espèces sont-elles capables, quelles sont leurs activités et leurs conséquences sur leur environnement ?

On n’imagine pas encore, tout ce qu’on va pouvoir tirer du matériau que l’on accumule ", s’enthousiasme-t-il. En attendant, un grand nombre d’échantillons de Tara Oceans vont devoir patienter avant d’être étudiés. Mais une fois stockés au froid, ils pourront demeurer au Genoscope plusieurs dizaines d’années. D’ici là, de nouvelles technologies permettront peut-être d’en connaître la teneur en des temps record, alors même que les espèces qu’ils contiennent auront peut-être disparu des océans...

Source : Reportage au coeur du Genoscope, 16 février 2011, Sylvie Rouat, journaliste à Sciences et Avenir.

Crédits photographiques :
Tara et Bongos doubles ©S.Bollet Fonds Tara
Organisme marin ©M.OrmestadKahikaiTara Oceans
Olivier Jaillon, chercheur au Genoscope et également coordinateur de Tara Oceans. © S.Rouat

Notes :

(1) Génome : Ensemble du matériel génétique d’un individu. Patrimoine héréditaire d’un individu.

(2) Génétique : La génétique étudie les caractères héréditaires des individus, leur transmission au fil des générations et leurs mutations.

(3) ADN-Acide désoxyribo-nucléique : Molécule support de l’information génétique héréditaire.

ARN-Acide ribo-nucléique : Elle est issue d’une transcription de l’ADN. L’ARN messager est une molécule constituée d’un brin, qui représente le vecteur entre l’ADN et le ribosome. Le ribosome permet la traduction de l’ARN messager en protéine.
La protéine est une des molécules les plus importantes, elle est présente dans tous les organismes vivants et les virus.
Elles assurent l’essentiel des fonctions de la cellule (architecture cellulaire, fonctionnement).

Pour aller plus loin :

Comparaison entre le projet génome humain et le projet Tara Oceans
par Jean Weissenbach - Directeur de recherche au CNRS, Directeur du Genoscope - CEA
Ecoutez son intervention au colloque Tara Oceans au Sénat - Janvier 2010 :
http://colloque.commitment.fr/senat/DiscoursJW.wav

Site internet de Tara Océans

Site internet de Tara Education : un site fait pour les enseignants, animateurs, éducateurs ou tous simplement les curieux. De nombreuses informations adaptées à un public jeune, des propositions d’expériences, des fiches pédagogiques notamment sur la biodiversité, une boîte à projets, une foire aux questions, et un accès à une plateforme d’échanges sur inscription.

Vidéo sur une longue station à Rio destinée à receuillir des échantillons