Cartographie optique de génome

carte optique

La cartographie optique est une technique qui s'appuie sur le système Saphyr de Bionano Genomics pour obtenir une carte physique, appelée « carte optique d'un génome ».

certified service provider by bionano genomics jpg

Le CNRGV est prestataire de services certifié par   Bionano genomics pour la production de cartes optiques de génomes d'animaux et de plantes.

Ce label reconnait la conformité de notre process. Le suivi des directives de Bionano genomics couplé à notre expertise permet de vous fournir, les meilleures données possible.

Basée sur l'assemblage in silico de grandes molécules d'ADN marquées à des sites spécifiques, la carte optique fournit des informations sur de longues distances révélant la structure du génome étudié.

La carte optique est ensuite combinée avec des informations de séquence pour fournir un assemblage de génome de haute qualité appelé assemblage hybride. Figure 1a et 1b

 

figure 1a N50

Figure 1b chromosomes

1a- augmentation des valeurs de N50 de l’ “Hybrid scaffold” (HS) après assemblage hybride, comparés aux valeurs de N50 d’assemblage de sequences (NGS) et de cartes optiques (OMAP) pour différentes plantes

1b- Diminution du nombre de “scaffolds” de l’assemblage hybride, comparée aux nombres de contigs obtenus après assemblage des données de sequences (NGS) et de cartes optiques (OMAP)

Le CNRGV, vous offre la possibilité de construire une carte optique de votre génome d’intérêt. De l’extraction d’ADN à la combinaison des données générées par le system Saphyr avec vos données de séquençages.

  • Isolement d’ADN de haut poids moléculaire à partir de tissus frais ou congelés de votre plante d’intérêt
  • Production d’ADN marqué sans coupure des brins(Direct Labelling Enzyme)
  • Chargement de l’ADN préparé sur une puce SaphyrChip
  • Prise d’images par le Saphyr des molécules d’ADN linéarisées dans les Nanocanaux
  • Analyse des données grâce au logiciel Access pour construire la carte optique du génome

Optical Mapping with BioNano Genomics Technology General workflow

Les cartes optiques sont des outils puissants permettant de mieux comprendre les structures et fonctions des génomes. Elles sont particulièrement utiles pour améliorer les assemblages de séquences de novo et pour la détection de variations structurales et des répétitions au sein des génomes complexes.

La comparaison de plusieurs cartes optiques individuelles vous permettra de mettre en évidence les variations structurales et la variabilité du nombre de copies d’une séquence tout en apportant des informations de position.

Depuis la première installation du système Bionano en 2016, le CNRGV a mené de nombreux projets visant à améliorer l'assemblage des génomes ou à analyser les variations structurelles entre différents génotypes. Figure 2

 

Optical map produced @CNRGV from 2016 to 2020

Figure 2: Nombre de cartes optiques produites au CNRGV par an et espèces afférentes.

 

Plusieurs projets ont été réalisés et d’autres sont en cours actuellement au CNRGV et ils ont pour objectif d’améliorer l’assemblage de génome ou encore d’analyser les variations structurales entre différents génotypes:

Exemples d’amélioration de l'assemblage de génomes à l'aide de cartes optiques concernant :

  • Le tournesol dans le cadre du projet SUNRISE : carte optique avec une N50 de 175Mb  avec DLE1 et seulement 25 cartes pour 17 chromosomes. Amélioration de la N50 des scaffolds du génome par 350 fois atteignant la taille des chromosomes.
  • La tomate: carte optique avec une N50 de 60 Mo avec DLE1 et seulement 30 cartes pour 10 chromosomes.
  • Validation des assemblages de maïs produits par NRGene avec les cartes optiques de plusieurs génotypes ayant des N50 > 100 Mb dans le cadre du projet AMAIZING
  • Génome du blé tendre, variété Renan dans le cadre du projet Wheatomics : la carte optique sera combinée aux séquences de grandes tailles produites avec les séquenceurs 3ème génération.

De nombreux autres projets ont été réalisés (orobanche, melon, Médicago, lupin, vanille, colza, ambroisie…) ou sont en cours de réalisation (hêtre, puceron, tournesol …)

Exemples d’ analyses de variations structurales en comparants les cartes optiques de plusieurs génotypes d’une même espèce :

  • Comparaison de 2 génotypes de Colza dans le cadre du projet ANR CROC.
  • Comparaison de cartes optiques produites à partir de population de tournesols sauvages et domestiqués. Projet en collaboration avec B. Blackman, Université de Berkley, Californie.

Équipement cartographie optique de génome

Le CNRGV est doté d’un équipement complet dédié à la production et au traitement de l’ADN de très haut poids moléculaire. Ceci permet de tirer le maximum d’informations de la technologie Bionano permettant la production de cartes optiques.

gradient bionano
gradient 2
a saphyr
puce saphyr
plugs jaune
molécule ADN
gradient retouch
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