Mots-Clés
génomique environnemental
métagenomique
parasites
biodiversité
génomique comparative
phylogénétique
Description
Reconstruction du génome d’un Apicomplexa marin à partir de données métagénomiques associées à l’hôte
Contexte scientifique
Les microorganismes marins entretiennent une grande diversité d’interactions écologiques, parmi lesquelles le parasitisme joue un rôle majeur dans la dynamique des populations hôtes, la structuration des communautés et les flux de matière et d’énergie au sein des écosystèmes. Toutefois, les parasites marins demeurent sous-représentés dans les bases de données génomiques. Cette sous-représentation s’explique notamment par les difficultés liées à leur mise en culture, ainsi que par le manque de génomes de référence suffisamment proches pour permettre l’identification et l’assemblage de leurs séquences. En conséquence, les séquences d’origine parasitaire sont souvent difficiles à distinguer de celles de leurs hôtes et d’autres organismes associés. Cette lacune est particulièrement marquée chez les Apicomplexa, dont les connaissances génomiques reposent principalement sur l’étude de parasites de vertébrés présentant un intérêt médical ou vétérinaire tels que Toxoplasma et Plasmodium, au détriment des lignées marines et des lignées ayant divergé précocement au cours de l’évolution [1].
Les projets de séquençage génomique à grande échelle produisent fréquemment des données non ciblées susceptibles de contenir des informations génétiques provenant d’organismes associés à l’hôte, notamment des parasites. La réanalyse de ces données constitue ainsi une approche prometteuse pour détecter des séquences parasitaires non caractérisées et en reconstruire les génomes, y compris en l’absence de suspicion préalable d’infection. Cette stratégie a déjà permis de reconstruire les génomes d’endosymbiotes et d’explorer la diversité parasitaire à partir de données de séquençage du génome entier de leurs hôtes [2–4]. Dans ce contexte, les données de séquençage de Parablennius pilicornis, un poisson benthique échantillonné au large de Marseille dans le cadre du projet ATLASea (https://www.atlasea.fr), qui vise à établir des génomes à l’échelle chromosomique pour 4500 espèces eucaryotes marines des côtes françaises, offrent une opportunité d’explorer cette approche. Une analyse préliminaire de ces données a mis en évidence des séquences non ciblées dont les marqueurs ribosomiques 18S et 28S suggèrent une affiliation au genre Sarcocystis (Apicomplexa). Bien que ce genre soit principalement associé à des cycles parasitaires impliquant des vertébrés terrestres, sa présence chez les vertébrés marins reste peu documentée. Une seule étude aurait rapporté sa détection dans l’intestin du requin-taupe bleu Isurus oxyrinchus [5]. Ainsi, la diversité génétique de ces parasites et leurs modalités de transmission chez les poissons marins demeurent largement méconnues.
L’objectif de ce stage en bioinformatique est de reconstruire et de caractériser le génome d’un Apicomplexa marin directement à partir des données de séquençage associées à P. pilicornis, puis d’étudier ses caractéristiques génomiques et de préciser sa position évolutive par comparaison avec les génomes de référence d’Apicomplexa marins et non marins actuellement disponibles. Le projet comprendra les étapes suivantes :
- Identifier les séquences candidates d’origine parasitaire à l’aide de méthodes fondées sur la similarité de séquence, notamment en utilisant l’assemblage génomique du poisson pour éliminer les séquences provenant de l’hôte.
- Assembler les séquences associées au parasite afin d’obtenir un génome de haute qualité, puis en évaluer la complétude, la continuité, la profondeur de couverture et le niveau potentiel de contamination.
- Réaliser l’assignation taxonomique à partir de la similarité des séquences, de marqueurs conservés chez les Apicomplexa et du positionnement phylogénétique.
- Annoter les gènes prédits et les caractéristiques fonctionnelles du génome reconstruit.
- Identifier les gènes, les familles de gènes et les caractéristiques génomiques spécifiques à la lignée en les comparant aux données génomiques de référence disponibles pour les Apicomplexa.
- Évaluer dans quelle mesure le manque de génomes de référence d’Apicomplexa marins influence l’interprétation taxonomique et évolutive des résultats.
Le génome de haute qualité de Sarcocystis obtenu constituera la première ressource génomique pour une espèce associée à un poisson, ouvrant la voie à des études sur l’évolution des génomes parasitaires et les mécanismes d’adaptation. Plus largement, ce projet établira une preuve de concept démontrant la faisabilité de la reconstruction de génomes d’eucaryotes parasites à partir des données de séquençage produites dans le cadre du projet ATLASea. Si le temps disponible le permet, les résultats seront intégrés aux jeux de données métagénomiques du projet Tara Oceans (https://fondationtaraocean.org/expedition/ ) afin d’approfondir l’étude de la diversité, de l’évolution et de la distribution écologique de Sarcocystis dans les écosystèmes marins.
Unité d’accueil
Le Génoscope, département de l’Institut de Biologie François Jacob (CEA), est un centre de recherche spécialisée dans la génomique environnementale et l’exploration des fonctions métaboliques. Parmi ses laboratoires, le LAGE (Laboratoire d’Analyses Génomiques des Eucaryotes; UMR8030 Génomique Métabolique CNRS/CEA/Univ Paris-Saclay; https://lage.genoscope.cns.fr/) étudie la structure et l’évolution des génomes eucaryotes, ainsi que la structure et la fonction des communautés environnementales eucaryotes par des approches bio-informatiques. Le stage se déroulera au sein de l’équipe OEKSyGen (Ocean EuKaryotes SYstem biology and GENomics) du LAGE.
Profil recherché :
Au sein du Laboratoire d’Analyses Génomiques des Eucaryotes du Génoscope, le/a candidat/e apprendra à manipuler des grandes quantités de données « omiques » à l’aide d’outils bio-informatiques. Étudiant/e motivé/e (Master 2 en génomique/bioinformatique), il/elle devra faire preuve d’esprit d’équipe, de curiosité scientifique et de capacité d’adaptation dans les missions qui lui seront confié/e/s.
Compétences : Connaissances en génomique, évolution et bio-informatique (méthodes d’analyse de génomes et de génomique comparative). Maîtrise des outils bioinformatiques et langages de programmation utilisés dans le domaine de la génomique (Python, R, …). Connaissance du système Unix et de l’utilisation d’infrastructures de calcul.
Date de début : A définir en fonction du planning de la formation (février-mars 2027).
Références
1. Swapna LS et al. Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 2017;52:254–273. doi:10.1080/10409238.2017.1290043.
2. Jones M et al. 2025;2025.01.17.633498. doi:10.1101/2025.01.17.633498.
3. Franssen FFJ et al. Front. Microbiol. 2021;12:622356. doi:10.3389/fmicb.2021.622356.
4. Nichols S et al. Int. J. Parasitol. 2026;56:104768. doi:10.1016/j.ijpara.2025.104768.
5. Ahmed NHEM et al. BMC Vet. Res. 2024;20:104. doi:10.1186/s12917-024-03952-w.