Les chercheurs ont utilisé le plus petit du monde, appareil de séquençage d'ADN de la taille d'un smartphone pour surveiller des centaines de bactéries différentes dans un écosystème fluvial.

Ecrire dans le journal eLife , l'équipe interdisciplinaire de l'Université de Cambridge, ROYAUME-UNI, fournir des directives pratiques et analytiques pour l'utilisation de l'appareil, appelé le MinION (de Oxford Nanopore Technologies), pour surveiller la santé de l'eau douce. Leurs directives promettent une approche beaucoup plus rentable et simple de ce travail en dehors du laboratoire, par rapport aux méthodes existantes.

Les rameurs et les nageurs de Cambridge sont régulièrement touchés par des infections d'origine hydrique telles que la maladie de Weil, conduisant parfois à des fermetures publiques des voies navigables emblématiques de la ville. La surveillance des espèces microbiennes dans l'eau douce peut aider à indiquer la présence de micro-organismes pathogènes et même la pollution de l'eau. Mais les tests traditionnels pour les bactéries d'eau douce nécessitent souvent des laboratoires bien équipés et des méthodes complexes pour faire croître des colonies d'espèces bactériennes individuelles.

"La mesure directe de toutes les traces d'ADN bactérien en eau douce, une approche connue sous le nom de métagénomique, est une alternative intéressante, mais nécessite encore de grandes, équipement coûteux qui peut être difficile à utiliser, " dit André Holzer, co-premier auteur et Ph.D. étudiant au Département des sciences végétales, Université de Cambridge. « Nous avons cherché à décrire les espèces bactériennes présentes dans la rivière Cam à l'aide de la nouvelle technologie portable de séquençage de l'ADN. »

L'équipe a utilisé le dispositif MinION pour séquencer l'ADN de groupes entiers de micro-organismes trouvés dans des échantillons d'eau de la rivière Cam. Mais avant de pouvoir utiliser les données de séquence, ils avaient besoin d'optimiser leurs méthodes expérimentales et leurs logiciels d'analyse. « Il était essentiel de rendre compte de la qualité de ce nouveau type d'information sur les séquences d'ADN bactérien, " explique Holzer. " Nous avons testé de nombreux algorithmes différents pour traiter les données afin de trouver les méthodes les plus précises. "

Les chercheurs ont ensuite utilisé leurs directives optimisées pour analyser les données et mesurer avec succès les proportions de centaines d'espèces bactériennes différentes présentes dans l'eau. Ils ont prélevé des échantillons sur neuf sites différents le long de la rivière, échantillonnant souvent les sites à trois moments différents afin qu'ils puissent comparer les proportions d'espèces dans différents endroits et saisons.

L'équipe a également été en mesure de distinguer étroitement liés, espèces microbiennes nocives des non nocives. En comparant les échantillons de différents endroits, ils ont constaté qu'il y avait plus de bactéries potentiellement nocives et celles associées aux eaux usées en aval des plus bâties, zones urbaines du fleuve. Les analyses de suivi chimique des échantillons d'eau prélevés dans les mêmes zones urbaines ont révélé une tendance correspondante à l'augmentation de la pollution par les eaux usées dans ces zones.

"Notre travail montre comment MinION et la technologie de séquençage de l'ADN associée peuvent être utilisés dans la surveillance efficace de la santé de l'eau douce, " dit Lara Urbain, co-chercheur principal du travail et maintenant chercheur Alexander von Humboldt à l'Université d'Otago, Nouvelle-Zélande. « Cela étend les applications existantes de la technologie qui incluent le traçage précis des transmissions virales entre les patients lors du récent Ebola, Épidémies de virus Zika et SARS-CoV-19."

"Nous espérons que nos résultats encourageront d'autres scientifiques et collectifs indépendants à s'engager dans des tests simplifiés de gestion de l'eau douce et de biodiversité dans le monde entier, " conclut l'auteur principal Maximilian Stammnitz, un doctorat étudiant au Département de médecine vétérinaire, Université de Cambridge.