Transcript PowerPoint ici - MetaGenoPoliS

MetaGenoPolis
Démonstrateur pré-industriel en
métagénomique
La métagénomique quantitative et fonctionnelle :
Explorer les relations microbiome-hôte au service de la santé
et du bien-être
Applications aux aliments fonctionnels, à la nutrition
préventive, aux diagnostics et pronostics et au
développement de nouvelles thérapeutiques
Financement des Investissements d’Avenir
19M€ pour 2012-2019
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Le microbiote intestinal humain
Une association issue d’une longue co-évolution :
hôte – microbiote – génome humain – métagénome.
10 000 milliards de cellules
23 000 gènes humains
100 000 milliards de bactéries dominantes
> 500 000 gènes bactériens dominants
> 5 millions gènes du microbiome
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Le microbiote intestinal humain,
un atout « santé »
► Aliments-microbes : métabolisme
• Dégradation des fibres
• Production de métabolites utilisés par les cellules et tissus (butyrate,..)
• Modulation de la biodisponibilité de composés actifs (phytomicronutriments)
► Microbes-cellules : intégrité de la barrière muqueuse
•
•
•
•
•
•
Mucus
Jonctions serrées
Trophicité et renouvellement cellulaire de l’épithélium
Stimulation et maturation du système immunitaire
Cellules de Paneth et défensines
Axe intestin-cerveau
► Microbes-microbes : effet barrière ou prévention de la
prolifération, notamment de pathogènes
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Le microbiote intestinal
de l’adulte
► 100 000 milliards de bactéries pour chaque individu
► Des centaines d’espèces différentes (<30% cultivables)
► Quelques dizaines d’espèces conservées (noyau)
► Une grande stabilité de la communauté “résidente”
dominante, dite commensale ou autochtone
► Une activité métabolique aussi importante que celle du foie
Faecalibacterium prausnitzii Ruminococcus spp
Crédits photos INRA
Clostridium difficile
en caecum souris
Bactéries ancréees dans
une plaque de Peyer,
Intestin de souris
Bacteroides dorei
Escherichia coli
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Le microbiote intestinal
de l’adulte
Fraction cultivable
15%
Nouveaux outils
d’exploration de la
fraction non cultivable :
Métagenomique
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Notre concept
ICAN
ETUDES CLINIQUES
Hôpital Pitié-Salpêtrière
METAQUANT
METAGENOMIQUE QUANTITATIVE
Librairies, séquences, bioinformatique,
biostatistiques
SAMBO
BIOBANQUE
Recommandations, collecte,
aliquotage, stockage &
préparation d’acide nucléique
METAFUN
METAGENOMIQUE FONCTIONNELLE
Librairies, screening, identification de
bioactifs et mécanistique
SOCA
Univ. Catholique de Lyon
ÉTHIQUE
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METAQUANT
SAMBO
La Biobanque
QUANTITATIVE METAGENOMICS
PLATFORM
SAMBO – Le concept
Recommandations,
protocoles &
collecte
Protocoles,
recommandations
Transport
d’échantillons,
réception &
identification
Kits &
collectes
Manutention &
préparation
pour aliquotage
Aliquotage
Extraction
d’ADN
Extraction d’ADN
Vers
MetaQuant
ou
MetaFun
Biobanque
Projet Européen FP7 : IHMS - International Human Microbiome Standards
Joël Doré, sur la plateforme SAMBO, est coordinateur du Work Package
responsable de proposer des modes opératoires standardisés en matière de
collecte d’échantillons, d’identification et de traitement pour les études portant
sur le microbiote intestinal humain. www.microbiome-standards.org
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SAMBO – En synthèse
Un service pour les communautés scientifique, clinique et industrielle
Un engagement : jusqu’à 10 000 échantillons par an (100 000 aliquots)
Standardisation des étapes et conditions de collecte, transport et
stockage des échantillons issus de patients et volontaires
Automatisation des procédés de réception et d’aliquotage, de
stockage en biobanque et de préparation des acides nucléiques ;
définition de SOPs répondants aux normes ISO
Biobanque nationale d’échantillons intestinaux humains (1Mio points)
Affiliée à l’infrastructure nationale ‘BIOBANQUES’
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SAMBO depuis 2008
> 3 000
échantillons
1 000 échant. MetaQuant
1 000 autres
600 échant. MetaQuant
500 autres
300 échant. MetaQuant
300 autres
150 échant. MetaQuant
250 autres
2012
2013
2011
Projet MGPS
EU-IHMS
EU-MetaCardis
2010
2009
50 échant. MetaQuant
200 autres
2008
ANR-MicroObes
EU-MetaHIT
ANR-Sus_flora
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METAQUANT
METAQUANT
Plateforme de métagénomique
quantitative
QUANTITATIVE METAGENOMICS
PLATFORM
MetaQuant – Présentation globale
SAMBO Traitement des
échantillons
Séquençage
à Haut Débit
Identification &
Quantification
50 millions
d’étiquettes/échantillon
Echantillons
de selles
Profil
d’abondance
de gènes
ADN
total
Bases de données MetaHIT & iMOMi
• 3 – 10 millions gènes
• Plus de 6000 génomes
Catalogue de gènes
• Sous-populations
• Spécifique pour les
clients
• Spécifique pour un
environnement
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MetaQuant – Présentation globale
SAMBO traitement des
échantillons
Séquençage haut-Débit
Identification &
Quantification
► Analyse des processus / vérification
Profils
d’abondance
de gènes
► Stratification des patients / surveillance
► Diversité des écosystèmes
► Biomarqueurs - Diagnostic / pronostic
► Etudes cliniques et interventionnelles
► Reconstruction métabolique
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MetaQuant – Traitement
des données
Séquençage
Gestion des données Traitement des données
primaires
► Industrialisation des procédés
► Fiabilité et robustesse des traitements
► Sécurisation totale des données
► Développement d’applications déposées
Traitement des données
secondaires et livraison
aux clients et/ou à
l’équipe d’analyse
APP number : IDDN.FR.001.420008.000.R.P.2013.000.30000
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MetaQuant – Analyse des données
Analyse standard
Normalisation
Compression
Diversité
Validation
de la qualité
Lien vers les
caractéristiques
cliniques
Mapping au MGS
et la taxonomie
Modélisation
Rapport
Cohérence du séquençage
MGS , corrélation des
échantillons
Cluster 61
Taxonomic assignment (1,485 genes)
INPUT
Bioclinique
Metadonnées
Profils de gènes
Network
Frequency barcode
Degree of clustering: 0.90
Expertise bio-statistique - 3 semaines
Time profile
Food/Clinical relations
OUTPUT
Rapport,
recommandations
► Analyses contrôlées à chaque étape afin d’assurer la
pertinence biologique et statistique et la fiabilité des
résultats
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MetaQuant – les étapes
bioinformatiques
Durée de traitement et capacités de stockage pour un lot de 200
échantillons (50M reads) – Ref 3.3 M gènes
Données
primaires
Données
secondaires
Analyses
1.5 jours
2 jours
3 semaines
3.5 TByte
4.5 TByte
(cluster HPC Windows 2008RC2 16 nœuds/192
cœurs avec ordonnanceur ProActive)
APP number : IDDN.FR.001.420008.000.R.P.2013.000.30000
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MetaQuant depuis 2008
3 200 échant./an
~128Tb
1 600 échant./an
~64Tb
800 échant./an
~32Tb
400 échant./an
~16Tb
200 échant./an
~8Tb
2010
2012
2013
2011
MGPS Project 4 Wildfire
2 SOLiD 5500 xl
3 Wildfire
sequencers
1 SOLiD 4+
Séquenceurs
1 Ion Proton
2009
50 échant./an
~2Tb
1 SOLiD v3.5
Catalogue de
référence
Enterotypes
Diabète
ANR-FoodMicrobiome
ANR-Ex-Eco
EU-EvoTAR
EU-MetaCardis
Obésité
2008
1 SOLiD v2
EU-MetaHIT
ANR-MicroObes
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METAQUANT
METAFUN
Plateforme de métagénomique
QUANTITATIVE METAGENOMICS
fonctionnelle
PLATFORM
MetaFun – Présentation globale
Echantillonnage &
Extraction d’ADN
Clonage et
sélection des
recombinants
Banque d’ADN
homogènes
Criblage
Banque
métagénomique
Picking
Fraction
bactérienne
ADN
métagénomique
Sélection des
recombinants
Clonage dans E. Coli
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MetaFun – Présentation globale
Echantillonnage &
extraction d’ADN
Clonage et
sélection des
recombinants
Banques d’ADN
homogènes
Criblage
Banque métagénomique
9 banques métagénomiques
= 340 000 clones
Cellules épithéliales intestinales
Identification de
• clones
• gènes
• molécules
30 clones bioactifs identifiés
► Immunité
► Prolifération
► Métabolisme
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Fonctions intestinales ciblées
Endocrine
Métabolisme
Prolifération
Immunitaire
Intérêt pour des gènes eucaryotes essentiels…
PYY, GLP-1
Fiaf/Angptl4
Muc2
TSLP, TGF-β, IDO,
PlgR, RALDH1,…
… et les voies de signalisation clées
Ca2+
PPARg
AP1, p53
NF-kB, AP1, IRF3
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MetaFUN depuis 2008
50 000 clones
CAPACITES 2014 : 500 000 clones/an
10 000 clones
3 000 clones
2011
2010
2012
Projet MGPS
1 Pollux**
2013
2 Castors*
2 Pollux**
1 Qpix
1 Facs Aria III
2009
600 clones
2008
Lakhdari et al,
PLoS one, 2010
Lakhdari et al,
JBB, 2011
Kaci et al, AEM,
2011
Nepelska et al.
PLoS One 2012
Santos Rocha et
al, IBD, 2012
1 Castor*
EU-MetaHIT
EU-MetaCardis
ANR-MicroObes
ANR FunMetaGen
* Robot de criblage eucaryotes pour gènes rapporteurs
** Robot de culture bactérienne, lyse et filtration
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METAQUANT
RESULTATS
Publications, projets, brevets…
QUANTITATIVE METAGENOMICS
PLATFORM
Leadership en Métagénomique
> 20 publications en métagénomique quantitative & fonctionnelle
2010 : Qin J et al. Nature , The human gut reference catalogue
2011 : Arumugam M et al. Nature, Enterotypes
2012 : Qin J et al. Nature, Type II Diabetes
2013 : Cotillard A et al. Nature, Impact of diet on gut microbiome
2013 : Le Chatelier E et al. Nature, Richness of gut microbes
and metabolic markers
2013 : Sunagawa S et al. Nature Methods, Metagenomic species
profiling using universal phylogenetic marker genes
5 demandes de brevets en 1 an
► Co-présidence de l’« International Human Microbiome Consortium »
► Co-organisateur de l’« International Human Microbiome Congress » depuis 2010
(2000 participants en 2013)
► Intégration dans les réseaux de recherche, académiques, cliniques et industriels,
nationaux et internationaux
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Projets & Partenariats
24 projets dont 16 en cours
13 contrats avec l’industrie
4 projets européens dont 2 comme
coordinateur
8+ M€ de ressources contractées
Janvier 2014 -
26
► Contact: [email protected]
► Site internet: www.mgps.eu
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