Des experts évaluent le potentiel du séquençage du génome complet pour la sécurité des aliments

« Des experts évaluent le potentiel du séquençage du génome complet pour la sécurité des aliments », source Food Safety News.

Selon un panel de l'EFSA, le séquençage du génome complet offre de nouvelles possibilités pour la détection et l'investigation des foyers épidémiques de cas de maladies infectieuses d'origine alimentaire, l'attribution de la source et l'identification des dangers.

L'avis scientifique du groupe d'experts sur les risques biologiques couvre l'utilisation du séquençage du génome complet (WGS) et de la métagénomique pour l'investigation des foyers épidémiques de cas, l'attribution de la source et l'évaluation des risques des pathogènes d'origine alimentaire. Les analyses coûts/bénéfices et les recommandations techniques sur l'utilisation du WGS et de la métagénomique n'ont pas été examinées.

Un certain nombre de recommandations ont été formulées par le panel de l'Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA), telles que des paramètres de normalisation et de contrôle de la qualité devraient être convenus au niveau international et validés pour prouver que les méthodes sont répétables, reproductibles et exactes.

Le panel a également conclu qu'une attention devrait être accordée au renforcement des capacités pour appliquer le WGS et la métagénomique dans les laboratoires européens et dans le monde entier afin d'aider à investiguer sur les épidémies transfrontalières et à développer des évaluations internationales standardisées des risques des micro-organismes d'origine alimentaire.

Relier les aliments aux infections

Une capacité accrue à associer des souches cliniques à des produits alimentaires contaminés permet aux patients d'être reliés à une épidémie, même lorsque différents aliments et zones géographiques sont impliqués ou qu'il s'agit d'infections historiques.

Il n'est pas prudent de définir des seuils absolus de différences de nucléotides pour l'inclusion et l'exclusion des isolats dans une épidémie, et des informations épidémiologiques devraient toujours être utilisées pour définir les épidémies, selon l'avis.

L'EFSA et l'ECDC ont déjà été invités par la Commission européenne à évaluer les plates-formes possibles pour la création et le fonctionnement d'une base de données pour collecter et analyser les données WGS pour Listeria monocytogenes, Salmonella et E. coli.

Le pouvoir discriminant du WGS pour la caractérisation des pathogènes est supérieur à celui des méthodes de typage moléculaire telles que l'électrophorèse en champ pulsé (PFGE) ou la MLVA.

Le polymorphisme mononucléotidique (SNP) et le typage de séquence multilocus (MLST) sont deux approches utilisées pour analyser les données WGS pour la détection des cas groupés ou clusters et l'investigation des épidémies, mais elles ne sont pas directement comparables.

Les résultats des approches basées sur SNP ne sont pas non plus directement comparables entre les laboratoires en raison du nombre de séquences incluses pour l'analyse, des paramètres de qualité utilisés par l'outil, du niveau élevé de discrimination et de la sélection du génome de référence.

MLST est appelée l'approche gène par gène et considère principalement les variations génétiques dans le core genome MLST (cgMLST) ou le génome complet MLST (wgMLST). Il existe des problèmes d'interopérabilité liés à l'utilisation de différents schémas et l'effet de différentes étapes analytiques sur la précision et la reproductibilité des profils alléliques n'est pas clair.

Utiliser la métagénomique

La métagénomique a le potentiel de détecter et de caractériser des micro-organismes non cultivables, difficiles à cultiver ou à croissance lente. L'utilisation pour l'investigation sur les foyéers épidémiques de cas est encore à un stade expérimental.

L'impact sur la future évaluation des risques des pathogènes d'origine alimentaire dépendra de la capacité à surmonter des contraintes telles que le manque de méthodes harmonisées, la faible sensibilité dans la détection de certains taxons dans l'échantillon et les limites liées à la spécificité des pathogènes cibles ou des communautés bactériennes. Les résultats dépendent du choix des flux de travail en laboratoire comme les protocoles d'extraction d'acides nucléiques et les stratégies de préparation des bibliothèques et du choix des pipelines bioinformatiques.

La shotgun métagénomique pourrait fournir des informations sur les déterminants génétiques hébergés par des bactéries pathogènes, ce qui en ferait une technique plus informative pour l'évaluation des risques.

Au cours de la période de transition de la mise en œuvre du WGS, il pourrait y avoir des difficultés dans l'échange de données. Selon l'avis, les différences dans les outils bioinformatiques, les bases de données utilisées et la nomenclature appliquée affecteront la comparabilité des résultats.

Normalisation et comparabilité

Les experts ont recommandé que les organisations internationales de normalisation fournissent des directives couvrant l'ensemble du processus, depuis l'extraction de l'ADN jusqu'au résultat final. Il est nécessaire de normaliser l'analyse des données WGS dans le but de développer un schéma universel de nomenclatures de souches et de bases de données partagées pour télécharger et comparer les séquences.

L'extraction de l'ADN, la préparation de bibliothèque et le séquençage par WGS fait partie de la norme ISO/CD 23418 en cours de développement. Cependant, la transparence sur les approches bioinformatiques, les séquences de référence et les développements logiciels pour l'analyse des données WGS est également requise.

Une analyse des forces, des faiblesses, des opportunités, des menaces sur l'utilisation du WGS et de la métagénomique pour le sérotypage de E. coli producteurs de shigatoxines (STEC) et de Salmonella a été effectuée.

Pour les STEC, les isolats non typables à l'aide du sérotypage classique et ceux présentant des réactions croisées non résolvables peuvent être attribués à un sérotype dérivé du génome à l'aide des données WGS. Le sérotypage WGS évite les problèmes de production et de contrôle de qualité des antisérums à forte intensité de ressources nécessitant des ressources et une expertise spécialisées.

Cependant, différents outils/bases de données et pipelines locaux sont utilisés pour prédire les sérotypes de Salmonella et de STEC et peuvent conduire à des résultats non comparables. Le WGS offre également une détermination génotypique du sérotype des STEC mais les gènes de virulence peuvent ne pas être exprimés.

Un financement limité pourrait entraver le développement, la gestion et la mise à jour des outils et des bases de données Internet pour l'analyse des données de séquençage. Une phase de transition des révisions du schéma White–Kauffmann–Le Minor pour Salmonella à adapter au WGS est attendue. Selon l'avis, cela pourrait nuire à la comparabilité des données de sérotypage échangées en raison de l'utilisation de différentes approches.

Entre-temps, l'EFSA a ouvert une période de consultation publique sur les recommandations à l'intention des demandeurs concernant l'analyse de la séquence du génome complet des micro-organismes ajoutés aux denrées alimentaires et aux aliments pour animaux.

L’utilisation de micro-organismes, tels que des bactéries, dans les denrées alimentaires et les aliments pour animaux doit être autorisée, sur la base de l’évaluation des risques de l’EFSA. Dans certains domaines, l'utilisation des données basées sur le WGS est une exigence pour l'évaluation des risques et les parties doivent utiliser cet outil pour préparer les demandes. La date limite pour soumettre des commentaires est le 28 février 2020.

Mise à jour. Voir la Consultationpublique sur les nouvelles recommandations aux pétitionnaires concernant l’analyse de la séquence du génome entier des microorganismes sur le site de l'EFSA.