Pourriez-vous revenir sur le projet DIVE-Sea ?

Le Muséum national d’Histoire naturelle coordonne DIVE-Sea, le premier volet du projet ATLASea (un atlas des génomes marins). Son objectif est de collecter et identifier de nombreuses espèces marines des eaux françaises avant de réaliser des prélèvements sur les spécimens. Le Génoscope, un centre national spécialisé dans l’analyse de l’ADN, utilise ces échantillons pour le séquençage et l’assemblage du génome des espèces collectées, ce qui constitue le deuxième volet du programme ATLASea, dénommé SEQ-Sea. Le troisième volet, BYTE-Sea, consiste lui à mettre en place une infrastructure informatique pour mettre à disposition de la communauté des chercheurs les données générées par le projet.

Le Muséum est une référence mondiale en matière d’exploration scientifique et peut s’appuyer sur une logistique de terrain robuste et éprouvée pour les grands inventaires naturalistes, c’est-à-dire le recensement de toutes les espèces présentes dans une zone définie. En effet, l'établissement est reconnu également pour son expertise en taxonomie, un domaine scientifique consistant à identifier des espèces ou en décrire des nouvelles. 

DIVE-Sea, ce sont surtout des campagnes de collectes organisées dans les stations marines et lors de missions de terrain sur les côtes françaises, mais c’est aussi un important réseau de partenaires. La collection de cultures de Roscoff va ainsi fournir plusieurs centaines d’espèces de microalgues, et l’Ifremer va réaliser des collectes lors de ses campagnes halieutiques régulières pour fournir plusieurs centaines d’espèces pélagiques ou benthiques1, essentiellement des poissons. 

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  Les espèces pélagiques vivent dans la colonne d'eau plutôt en surface, tandis que les espèces benthiques vivent plutôt sur le fond de l'océan.

Comment récupérez-vous les génomes des espèces ?

On ne récupère pas vraiment les génomes à proprement parler. Durant des missions de terrain ou en station marine, la première étape est la phase de collecte des organismes. En veillant à maximiser la diversité des habitats explorés afin de trouver des espèces différentes, on déploie différentes méthodes pour collecter des spécimens. Il y a notamment la pêche à pied : une récolte à vue sur le littoral à marée basse. De plus, des plongeurs pratiquent aussi la récolte à vue, mais collectent également avec un aspirateur sous-marin pour les substrats meubles et une brosse pour les substrats durs. Enfin, des navires utilisent de petits filets ou dragues, et des bennes (des genres de pinces).

Pour chaque spécimen collecté, le défi consiste ensuite pour les taxonomistes à en identifier l’espèce avec un bon niveau de confiance. Puis on vérifie dans les bases internationales que cette espèce n’est pas déjà en cours de séquençage dans un autre programme. Si ce n’est pas le cas, on poursuit vers la phase suivante : après une anesthésie puis une euthanasie si ce sont des animaux, on prend des photos de haute qualité pour conserver le plus d’information morphologique possible. Après un nettoyage du spécimen pour éviter de prélever d’autres organismes associés, on réalise des prélèvements de tissus qui sont conservés dans des tubes et immédiatement congelés à très basse température dans de l’azote liquide.

Toute l’opération est une course contre la montre, car l’ADN se dégradant rapidement, il faut aller vite entre la collecte des spécimens et la congélation des échantillons. Les tubes seront ensuite envoyés au Génoscope où l’ADN sera extrait puis séquencé, et le génome assemblé.

En quoi ces données sont-elles cruciales ?

Ces données vont constituer une mine d’informations considérable pour étudier l’incroyable diversité des organismes marins, qu’il s’agisse de leur morphologie, de leur fonctionnement d’un point de vue biologique ou encore de leur répartition. Le séquençage de génomes de référence, c’est-à-dire de génomes les plus complets possibles et représentatifs de leur espèce, va nous permettre de comprendre l’histoire évolutive du vivant et les spécificités des nombreuses lignées évolutives marines. Ces génomes seront déterminants pour étudier le développement des organismes, leurs fonctions écologiques et leurs inter-relations. Les génomes de référence sont également des outils majeurs pour la gestion des populations des espèces exploitées par la pêche ou des espèces invasives. Nous espérons qu’ATLASea nous aide aussi à affiner l’hypothèse selon laquelle des populations d’une espèce présente dans l'Atlantique et la Méditerranée seraient souvent des espèces différentes, bien que se ressemblant comme deux gouttes d’eau (salée !).

En outre, ATLASea vient de lancer son premier appel à projet pour étudier les voies de synthèse de molécules provenant d’espèces marines, qui sont intéressantes pour des secteurs comme la santé ou l’alimentation. En effet, la compréhension de leurs voies de synthèse permettrait de produire artificiellement ces molécules qui nous seraient utiles sans surexploiter les espèces qui les produisent.

Est-ce que le projet avance bien ? Rencontrez-vous des difficultés ?

En deux ans nous avons collecté, identifié et préparé des échantillons de près de 2 000 espèces différentes, on peut donc dire que le projet avance bien ! Mais de nombreux défis vont se poser : avec ce nombre important d’espèces collectées, nous risquons de ramener de moins en moins de nouvelles espèces pour le programme. En outre, la majorité des espèces marines appartiennent à ce que l’on appelle la biodiversité négligée. Ce sont souvent des espèces de petite taille, difficiles à collecter et à identifier. Plus les spécimens sont petits, plus il est difficile d’obtenir une quantité suffisante d’ADN pour réaliser un génome de référence. Ce sont donc deux défis majeurs qu’il va falloir relever.