MGPS & l'INRA
The microbiota in human health
and well being.

Metagenomique Fonctionnelle - MetaFun

La métagénomique fonctionnelle est née à l’INRA dès 2003, lorsque Joël Doré et Hervé Blottière ont imaginé une méthode novatrice pour étudier les interactions entre les bactéries intestinales et les cellules humaines.

La complexité de l’écosystème intestinal et notre incapacité à cultiver la majorité des micro-organismes qui le compose ont conduit au développement de cette nouvelle approche basée sur l’infection de bactéries hôtes facilement cultivables par des fosmides dans lesquels sont clonés de grands fragments d’ADN issus de bactéries commensales intestinales et sur une méthode de criblage à haut débit permettant de tester les propriétés de ces clones. 

L’étude des interactions microbes-hôtes a conduit à la reconnaissance du rôle des bactéries commensales intestinales dans de nombreuses fonctions physiologiques allant de la maturation de la barrière épithéliale au développement du système immunitaire, et du contrôle métabolique à certains aspects neurologiques.

Dans la grande majorité des cas, les mécanismes moléculaires du dialogue microbiote-hôte n’ont jamais été élucidés. Notre approche de métagénomique fonctionnelle permet d’explorer ces mécanismes indépendamment de l’identité phylogénétique ou de nos capacités à cultiver les bactéries produisant les molécules du dialogue. Elle ouvre de multiples perspectives allant de l’identification de nouvelles molécules de signalisation pertinentes dans certaines situations physiologiques pouvant permettre de faire des recommandations préventives, à l’identification d’acteurs de certaines pathologies ou de nouvelles biomolécules d’intérêt thérapeutique.

Un moteur de découvertes et de productions scientifiques      

Plus d’une vingtaine de clones bioactifs ont été identifiés jusqu’à présent, conduisant à la découverte de nouvelles molécules modulant des voies de signalisation dans les cellules épithéliales intestinales humaines. Le processus de criblage a été optimisé jusqu’à une standardisation des procédés. A coté de l’approche métagénomique, la plateforme a adapté sa méthodologie pour permettre l’étude des effets de bactéries cultivées ou de probiotiques sur différentes voies de signalisation dans les cellules épithéliales intestinales humaines. [Publications]

Des applications en Médecines et Nutrition Humaines:

Identification des fonctions microbiennes d’intérêt : effets anti-inflammatoires, anti-prolifératifs, propriétés satiogéniques ...

Identification et/ou caractérisation de probiotiques (sélection de souches, mécanismes d’action) 

Identification de molécules aux applications thérapeutiques potentielles

Validation de stratégies d’intervention nutritionnelle : compléments alimentaires et aliments offrant des avantages ciblés 

Recommandations nutritionnelles

Mise en évidence/identification d’aliments fonctionnels

Analyses des écosystèmes complexes de produits alimentaires

Amélioration des formulations nutritionnelles et de la sécurité microbiologique des aliments

Pour atteindre ses ambitions et ses engagements envers les communautés académiques et industrielles, Métagénopolis a mis en place la plateforme MetaFun. Elle a acquis des équipements et développé ses activités afin d’être la plus performante dans son domaine.

Construction de banques métagénomiques et génomiques grands fragments : Procédure semi-automatique de production de banques métagénomiques et génomiques grands fragments utilisées pour explorer les interactions microbes-hôtes par criblage fonctionnel à haut-débit. 

 

Développement à façon de nouveaux cribles eucaryotes pour utilisation en haut-débit : Construction et validation de lignées cellulaires utilisant différents systèmes rapporteurs (luciférase, SEAP, protéines fluorescentes) permettant l’identification en haut-débit de clones modulant diverses voies de signalisation cellulaires. Production de nouveaux cribles cellulaires fluorescent par knock-in.

 

Criblage à haut-débit de banques génomiques ou métagénomiques sur différents cribles cellulaires pour étudier les interactions bactéries-cellules et identifier des clones bioactifs et des molécules de signalisation régulant des voies de signalisation spécifiques.

 

Imagerie cellulaire à haut-débit (High Content Screening (HCS)) : Utilisation de l’imagerie cellulaire à haut-débit et haut contenu informatif en temps réel pour analyser les mécanismes d’interaction microbes-hôtes à l’aide de cribles fluorescents. 

Ces installations, dont la certification ISO9001 est en cours de préparation (pour 2016), permettent à la plateforme de couvrir l’ensemble des étapes de son approche de métagénomique fonctionnelle, depuis la construction de banques jusqu’à l’identification de gènes d’intérêt.

L’atelier de criblage automatisé a une capacité de criblage de 200 000 clones par an.

Collaborations:

En tant que précurseurs et leaders dans le domaine, les chercheurs de Metafun ont la volonté de mettre leur savoir-faire et leur expertise au profit de projets collaboratifs avec des partenaires académiques et industriels. Ils apportent leurs conseils d’expert dans la conception d’études et de projets intégrant tous les aspects de cette approche de métagénomique fonctionnelle, depuis la production de banques métagénomiques et génomiques grands fragments, et la construction de cribles cellulaires jusqu’aux criblages fonctionnels et leurs analyses. 

Metafun offre également un service de criblage haut-débit de banques préexistantes : de l’élaboration du projet à l’analyse des résultats.

Ressources:

2 robots de pipetage Hamilton STAR dédiés au criblage à haut débit sur cellules eucaryotes, 2 robots de pipetage Hamilton STARplus reservés à la culture, la lyse et la filtration de bactéries, un piqueur de colonies pour la production des banques (Qpix 450), un cytomètre en flux trieur de cellules (FACS Arial III) et un appareil d’imagerie cellulaire à haut débit (HCS).

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