La culture des bananes (Musa acuminata, Musa balbisiana, Musa schizocarpa, groupe des Australimusa) est menacée par diverses maladies dont :
- la cercosporiose noire (maladie responsable de taches foliaires) qui nécessite un usage massif de pesticides,
- des infections par une nouvelle souche de Fusarium (champignon filamenteux) et pour lesquelles aucun contrôle chimique n'est possible.
Pour préciser l'origine des espèces cultivées et rechercher des gènes de résistance aux pathogènes, il est impératif d'accéder aux ressources génomiques les plus complètes.
Des chercheurs du Genoscope, en collaboration avec une équipe du Cirad – l'organisme français de recherche agronomique et de coopération internationale pour le développement durable des régions tropicales et méditerranéennes – sont parvenus à reconstituer les séquences de chromosomes complets d'un génome de Musa acuminata (variété Pahang).
Pour la première fois, les chercheurs sont parvenus, en ne s'appuyant que sur une seule technologie, à reconstruire la séquence complète, d'un télomère à l'autre, de plusieurs chromosomes. Des analyses complémentaires ont permis de révéler l'architecture très complexe de régions telles que les centromères ou les clusters de gènes codant pour les complexes ribosomaux. D'autre part, les chercheurs ont mis en évidence une structure bien plus complexe que celle connue jusqu'à présent dans les régions du génome contenant des gènes de résistance impliqués dans la reconnaissance de corps pathogènes.
Cette prouesse a été accomplie grâce au séquençage « longue lecture » (jusqu'au mégabase) permis par l'appareil PromethION d'Oxford Nanopore Technologies (ONT).
Les évolutions récentes des technologies de séquençage, comme celle d'ONT, révolutionnent la génomique en ouvrant la voie au séquençage complet des génomes. Grâce à elles, le consortium international Telomere To Telomere (T2T) a pu publier en 2020 le premier génome humain complet. En effet, la séquence du génome humain était connue dans ses grandes lignes depuis une trentaine d'années mais elle comprenait encore environ 8 % de régions mal connues ou erronées.
Or l'étude du génome des plantes est encore plus difficile que celle du génome humain en raison de :
- leur taille (le génome du pin est dix fois plus grand que celui de l'homme),
- l'existence de séquences répétées un très grand nombre de fois qui compliquent la reconstruction complète de la séquence du génome.
Le séquençage de l'ADN par les nanopores
Il permet de déterminer l'ordre dans lequel les nucléotides sont disposés sur un fragment d'ADN à l'aide de trous dont le diamètre est de l'ordre du nanomètre.
Lorsqu'un nanopore est immergé dans un liquide conducteur, il est parcouru par un courant électrique, issu de la conduction des ions. La quantité de courant dépend de la taille, de la forme et de la concentration en particules du nanopore. Lorsque des molécules ou des nucléotides simples provenant des brins d'ADN traversent le nanopore, le courant est modifié.
Une seule molécule d'ADN peut être séquencée sans recourir à une amplification par PCR ou à une étape d'étiquetage chimique nécessitant des instruments optiques.