L’ADN de l’eau

«L’ADN de l’eau», source FAO.

Rôle de l’eau et du séquençage du génome entier dans la protection de la santé des êtres humains, des animaux et des écosystèmes

L’eau est l’une des ressources les plus précieuses au monde. Élément qui nous lie les uns aux autres, sans exception, elle est fondamentale dans tout ce que nous faisons. L’eau est ainsi vitale dans les secteurs de l’agriculture, de l’élevage et de la pêche, ou encore dans les domaines de la production alimentaire, de la sécurité nutritionnelle et de la santé.

Mais, à l’échelle mondiale, la qualité de l’eau se dégrade à un rythme alarmant et les ressources foncières et hydriques sont au bord de la rupture, comme le souligne le dernier rapport sur L’État des ressources en terres et en eau pour l’alimentation et l’agriculture dans le monde.

Au niveau mondial, 80 pour cent environ des eaux usées sont rejetées sans avoir été correctement traitées et, en Amérique latine, en Afrique et en Asie, un tiers de l’ensemble des fleuves, de leurs affluents et des deltas sont gravement pollués par des agents pathogènes, ce qui met en péril la santé de millions de personnes.

La qualité de l’eau a aussi une incidence sur la qualité des aliments et il importe de gérer cette question tout au long de la chaîne d’approvisionnement, depuis la production jusqu’à la consommation. Les maladies d’origine alimentaire sont souvent dues à la consommation d’aliments contaminés par une eau de mauvaise qualité.

Bien que l’accès à une eau propre et à une alimentation saine et nutritive soit un droit humain fondamental, 420 000 personnes meurent tous les ans dans le monde après avoir mangé des aliments contaminés et quelque 600 millions, soit plus ou moins une personne sur dix, tombent malades. Les aliments contaminés freinent le développement socioéconomique, pèsent sur les systèmes de santé et fragilisent la croissance économique et le commerce.

Il vaut mieux prévenir que guérir et, au niveau des exploitations, s’attaquer simultanément aux risques liés à la qualité de l’eau et à la sécurité sanitaire des aliments. La gestion de la première dans le cadre de la seconde réduit le risque d’exposition à des agents pathogènes dangereux dans l’eau et dans l’offre alimentaire qui en résulte.

Au moyen du programme One Water One Health, littéralement «Une eau, une santé», la FAO élargit le recours aux technologies, par exemple le séquençage du génome entier, afin d’étudier le génome des agents pathogènes, de suivre leur cheminement de l’eau jusqu’aux aliments et, ainsi, de prévenir la contamination de ces derniers à la source. En intégrant la question de la qualité de l’eau dans les considérations relatives à la sécurité sanitaire des aliments et en mettant en place une surveillance génomique dans le cadre de ce processus, le programme permet aux pays d’envisager la qualité de l’eau et celle des aliments comme un enjeu intégré.

La FAO mène actuellement des expériences qui permettent d’exploiter le séquençage du génome entier pour surveiller la présence d’agents pathogènes, de l’eau et jusqu’aux aliments, dans six pays qui n’avaient encore jamais mené cette activité. En Indonésie, l’Organisation collabore par exemple avec l’Agence nationale de la recherche et de l’innovation (ANRI) en vue de réaliser une étude génomique de la qualité de l’eau des systèmes d’élevage avicole et piscicole à Blitar (Java oriental). Dans cette zone, l’élevage intégré de volailles et de poissons est une pratique courante, qui permet de fertiliser l’eau des étangs et de produire des aliments pour les poissons à partir des effluents avicoles. La fiente de volaille est un excellent engrais, qui contribue à la croissance du phytoplancton et du zooplancton dont se nourrissent les poissons.

Ces systèmes présentent des avantages évidents pour les exploitants car ils ne nécessitent pas de dépenses supplémentaires en aliments pour poissons. Le risque de contamination ou de maladie au sein des stocks ichtyques et dans l’environnement est toutefois relativement élevé et de mauvaises conditions d’assainissement ou de biosécurité peuvent constituer un problème si le système n’est pas géré correctement. Grâce au séquençage du génome entier, l’étude de l’ANRI permet de suivre les agents pathogènes susceptibles de passer de l’eau aux poissons et l’éventuelle résistance aux antimicrobiens des pathogènes présents dans l’eau.

La technologie novatrice du séquençage du génome entier permet d’identifier et de caractériser les microorganismes avec une précision sans précédent. Du fait de ses nombreuses applications et de la baisse des coûts correspondant, le séquençage du génome entier pourrait profondément modifier les approches de gestion des terres et de l’eau ces prochaines années en ce qui concerne la prévention des contaminations alimentaires à la source et, ainsi, contribuer à une meilleure protection des consommateurs, à la facilitation des échanges et au renforcement de la sécurité alimentaire et nutritionnelle.

La prévention est la meilleure stratégie. À cette fin, nous devons faire en sorte que les connaissances relatives aux facteurs antérieurs à la récolte qui jouent un rôle dans la sécurité sanitaire des aliments, en particulier la qualité de l’eau, soient bien prises en considération dans l’ensemble de la production alimentaire. Il s’agit d’un objectif crucial alors que la rareté de l’eau à travers le monde nous pousse à exploiter des sources hydriques de mauvaise qualité. Il faut mieux comprendre les liens qui existent entre la qualité de l’eau et la sécurité sanitaire des aliments pour préserver la santé de chacun, mettre en place une agriculture durable et améliorer les résultats environnementaux.

Enfin, le séquençage du génome entier et les nouvelles approches de suivi et de surveillance de la qualité de l’eau et de la sécurité sanitaire des aliments contribueront non seulement à prendre conscience de cet enjeu au niveau mondial, mais aussi à prévenir l’apparition des maladies d’origine alimentaire.

NB : Merci à Joe Whitworth de m’avoir signalé cette information.

Aux lecteurs du blog

La revue PROCESS Alimentaire censure pour une triste question d’argent les 10 052 articles initialement publiés gracieusement par mes soins de 2009 à 2017 sur le blog de la revue, alors que la revue a bénéficié de la manne de la publicité faite lors de la diffusion de ces articles. La revue PROCESS Alimentaire a fermé le blog et refuse tout assouplissement. Derrière cette revue, il faut que vous le sachiez, il y a une direction aux éditions du Boisbaudry, pleine de mépris, et un rédacteur en chef complice !

Des études dirigées par Princeton renforcent les perspectives de l’édition du génome selon CRISPR

L’image de Caitlin Sedwick est proposée par le département de biologie moléculaire de l'Université de Princeton.

«Des études dirigées par Princeton renforcent les perspectives de l’édition du génome selon le CRISPR», source communiqué de l’Université de Princeton.

La possibilité de modifier le génome en modifiant la séquence d'ADN à l'intérieur d'une cellule vivante est puissante pour la recherche et est très prometteuse pour le traitement des maladies. Cependant, les technologies de l'édition du génome (genome éditing) existantes entraînent fréquemment des mutations indésirables ou peuvent ne pas introduire de changements du tout. Ces problèmes ont empêché le domaine d'atteindre son plein potentiel.

Des chercheurs dirigés par Britt Adamson de Princeton ont découvert un nouvel outil pour améliorer la méthode d'édition du génome selon CRISPR-Cas9. Ils l'appellent Repair-seq, représenté dans l’image comme une loupe. Repair-seq permet aux chercheurs de voir rapidement comment les différents gènes impliqués dans la réparation des dommages à l'ADN (ambulances) affectent la précision et l'efficacité des technologies d'édition du génome.

«Nous savons depuis longtemps que les mécanismes impliqués dans la réparation de l'ADN brisé sont essentiels pour l'édition du génome, car pour modifier la séquence de l'ADN, il faut d'abord le casser», a déclaré Adamson, auteur principal de l'étude et professeur au Département de biologie moléculaire de Princeton. «Mais ces processus sont incroyablement complexes et donc souvent difficiles à démêler.»

Pour réparer l'ADN, les cellules utilisent de nombreux mécanismes différents, chacun impliquant plusieurs gènes travaillant ensemble dans des voies distinctes. Repair-seq permet aux chercheurs de sonder la contribution de chacune de ces voies à la réparation de l'ADN en décrivant comment les mutations observées changent lorsqu'un de ces facteurs est supprimé, et de le faire pour des centaines de gènes simultanément.

Cela permet aux scientifiques de poser des questions de base sur la biologie de la réparation de l'ADN et d'étudier l'impact des mécanismes de réparation de l'ADN sur les technologies d'édition du génome. Adamson et ses collègues ont d'abord appliqué leur méthode à l'une des approches d'édition du génome les plus couramment utilisées, qui utilise la nucléase bactérienne Cas9 pour couper les deux brins de la molécule d'ADN double-brin, créant des lésions appelées cassures double-brin.

«L'édition avec des cassures double-brin a longtemps été le pain et le beurre de l'édition du génome, mais apporter des modifications voulues sans mutations indésirables a été un énorme défi. Nous avons cherché à comprendre les mécanismes derrière autant de ces événements de mutation que possible, estimant que cela pourrait nous aider à optimiser le système», a déclaré Adamson.

Dirigée par le premier auteur Jeff Hussmann, chercheur postdoc dans le laboratoire de Jonathan Weissman, l'équipe a utilisé les données de Repair-seq pour cartographier comment différentes voies de réparation de l'ADN sont liées à des types particuliers de mutations induites par Cas9.

L'analyse de Hussmann a détecté des voies déjà connues ainsi que de nouvelles impliquées dans la réparation des cassures double-brin. Il a également mis en évidence l'énorme complexité et la myriade de systèmes impliqués dans la réparation des cassures double-brin.

L'ensemble des données déterrées dans ce travail est désormais publié sur un portail en ligne que d'autres peuvent utiliser pour interroger les voies de réparation de l'ADN ou des protéines.

Par coïncidence, alors que ces études initiales étaient en cours d'achèvement, une équipe dirigée par David Liu du Broad Institute du MIT et de Harvard développait un système d'édition du génome appelé «prime editing» (ou édition primaire) qui ne repose pas sur la création de cassures double-brin. L'édition primaire a généralement un faible taux de réussite, mais Adamson et Hussmann ont estimé que l'étude des voies de réparation de l'ADN impliquées dans l'édition primaire pourrait aider à identifier des pistes d'amélioration. Ils se sont donc associés à Liu pour étudier l'édition primaire à l'aide de Repair-seq.

«Travailler ensemble a été un énorme avantage», a déclaré Adamson. «Pour nous, ce fut une expérience fantastique de science collaborative et axée sur l'équipe.»

Les chercheurs collaborateurs ont découvert que la capacité d'obtenir les éditions voulues avec l'édition primaire était affectée par les protéines dans une voie de réparation: la voie de réparation des mésappariements de l'ADN. Ils ont ensuite montré que l'inhibition ou le contournement de cette voie améliorait considérablement l'efficacité et la précision des résultats de l’édition primaire, positionnant l'édition primaire pour devenir une technologie d'édition du génome prééminente.

Surtout, ce travail démontre également comment Repair-seq peut être utilisé pour améliorer d'autres technologies d'édition du génome.

Démontrant davantage l'utilité de Repair-seq, les chercheurs collaborateurs l'ont également appliqué à une troisième technologie du système de l'édition du génome, également développée par Liu. Les résultats de cette étude ont été récemment publiés dans Nature Biotechnology.

«Repair-seq est un beau mariage de connaissances technologiques et de connaissances biologiques», a déclaré John Doench, directeur de la recherche et du développement au Genetic Perturbation Program du Broad Institute, qui n'a pas été pas impliqué dans les travaux.

«Et pour le travail sur le prime éditing, quel bel exemple de collaboration ! Les éditeurs primaires se sont souvent avérés difficiles à travailler ensemble, et cet article commence à comprendre pourquoi, tout en lançant de nouvelles solutions», a-t-il ajouté.

«Nous voyons Repair-seq comme un outil qui vous permet de prendre une image détaillée de ce que font vos éditeurs, puis d'évaluer très rapidement, ‘Est-ce un paysage dans lequel je peux me frayer un chemin jusqu'aux principes de conception qui aideront à améliorer le outil?'», a déclaré Adamson. «Nous sommes vraiment ravis d'améliorer Repair-seq et d'explorer ses futures applications.»

«Mapping the genetic landscape of DNA double-strand break repair», by Jeffrey A. Hussmann, Jia Ling, Purnima Ravisankar, Jun Yan, Ann Cirincione, Albert Xu, Danny Simpson, Dian Yang, Anne Bothmer, Cecilia Cotta-Ramusino, Jonathan S. Weissman and Britt Adamson, was published in the October 20 issue of Cell (DOI: 10.1016/j.cell.2021.10.002).

«Enhanced prime editing systems through identification and manipulation of cellular determinants of editing outcomes», by Peter J. Chen, Jeffrey A. Hussmann, Jun Yan, Friederike Knipping, Purnima Ravisankar, Pin-Fang Chen, Cidi Chen, James W. Nelson, Gregory A. Newby, Mustafa Sahin, Mark J. Osborn, Jonathan S. Weissman, Britt Adamson and David R. Liu, was published in the October 14 issue of Cell (DOI: 10.1016/j.cell.2021.09.018).

Aux lecteurs du blog

Grâce à la revue PROCESS Alimentaire, vous n'avez plus accès aux 10 052 articles initialement publiés par mes soins de 2009 à 2017 sur le lien suivant, http://amgar.blog.processalimentaire.com/. Triste histoire de sous ...

Un dogme de la biologie s'effondre. Il est désormais possible que des cellules de mammifères puissent convertir des séquences d'ARN en ADN

Une nouvelle découverte montre que les cellules humaines peuvent écrire des séquences d'ARN en l'ADN, source Université Thomas Jefferson.

Dans une découverte qui remet en question un dogme de longue date en biologie, des chercheurs montrent que les cellules de mammifères peuvent convertir des séquences d'ARN en ADN, un exploit plus courant chez les virus que chez les cellules eucaryotes.

Les cellules contiennent une machinerie qui duplique l'ADN dans un nouvel ensemble qui entre dans une cellule nouvellement formée. Cette même classe de machinerie, appelée polymérases, crée également des messages d'ARN, qui sont comme des notes copiées à partir du référentiel central de recettes de l'ADN, afin qu'elles puissent être lues plus efficacement en protéines.

Mais on pensait que les polymérases ne fonctionnaient que dans un seul sens de l'ADN en ADN ou ADN en ARN. Cela empêche les messages d'ARN d'être réécrits dans le recueil principal de recettes de l'ADN génomique. Désormais, des chercheurs de l'Université Thomas Jefferson fournissent la première preuve que les segments d'ARN peuvent être réécrits en ADN, ce qui remet potentiellement en question le dogme central de la biologie et pourrait avoir de vastes implications affectant de nombreux domaines de la biologie.

«Ce travail ouvre la porte à de nombreuses autres études qui nous aideront à comprendre l'importance d'avoir un mécanisme pour convertir les messages d'ARN en ADN dans nos propres cellules», a dit Richard Pomerantz, professeur de biochimie et de biologie moléculaire à l'Université Thomas Jefferson. . «La réalité selon laquelle une polymérase humaine peut le faire avec une grande efficacité soulève de nombreuses questions.» Par exemple, cette découverte suggère que les messages d'ARN peuvent être utilisés comme modèles pour réparer ou réécrire l'ADN génomique.

Les travaux ont été publiés le 11 juin dans la revue Science Advances.

Avec le premier auteur Gurushankar Chandramouly et d'autres collaborateurs, l'équipe du Dr Pomerantz a commencé par étudier une polymérase très inhabituelle, appelée polymérase thêta. Sur les 14 ADN polymérases présentes dans les cellules de mammifères, seules trois effectuent l'essentiel du travail de duplication de l'ensemble du génome pour préparer la division cellulaire. Les 11 autres sont principalement impliqués dans la détection et la réparation en cas de rupture ou d'erreur dans les brins d'ADN. La polymérase thêta répare l'ADN, mais est très sujette aux erreurs et provoque de nombreuses erreurs ou mutations. Les chercheurs ont donc remarqué que certaines des «mauvaises» qualités de la polymérase thêta étaient celles qu'elle partageait avec une autre machinerie cellulaire, bien qu'une plus courante dans les virus, la transcriptase inverse. Comme polymérase thêta, la transcriptase inverse du VIH agit comme une ADN polymérase, mais peut également se lier à l'ARN et relire l'ARN dans un brin d'ADN.

Dans une série d'expériences élégantes, les chercheurs ont testé la polymérase thêta contre la transcriptase inverse du VIH, qui est l'une des mieux étudiées en son genre. Ils ont montré que la polymérase thêta était capable de convertir les messages d'ARN en ADN, ce qu'elle faisait aussi bien que la transcriptase inverse du VIH, et qu'elle faisait en fait un meilleur travail que lors de la duplication d'ADN en ADN. La polymérase thêta était plus efficace et introduisait moins d'erreurs lors de l'utilisation d'une matrice d'ARN pour écrire de nouveaux messages d'ADN que lors de la duplication d'ADN en ADN, ce qui suggère que cette fonction pourrait être son objectif principal dans la cellule.

La structure des tunnels d'ADN phagiques élucidée en résolution atomique, une étape méthodologique vient d'être franchie

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Légende de la photo. Vue d'artiste de phages de la famille des Siphoviridae (jaune et bleu) infectant une bactérie (vert). La section d'image agrandie (cercle) montre la structure atomique du tunnel d'ADN (jaune) à travers lequel l'ADN phagique est injecté dans la bactérie. Visualisation: Barth van Rossum, FMP.

«La structure des tunnels d'ADN des phages élucidée en résolution atomique, une étape méthodologique vient d'être franchie», source Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie de Berlin.

Les phages peuvent détruire les bactéries et sont donc d'un grand intérêt pour la science.

Les chercheurs du Leibniz Research Institute for Molecular Pharmacology (FMP) à Berlin se sont particulièrement intéressés par le tunnel par lequel les phages acheminent leur ADN dans les bactéries. Maintenant, avec des collègues du centre de recherche de Jülich et de l'hôpital universitaire de Iéna, ils ont élucidé la structure 3D de ce composant phagique crucial par résolution atomique. La combinaison de deux méthodes, RMN du solide et microscopie cryoélectronique, a été la clé du succès. L'étude vient d'être publiée dans la revue Nature Communications.

En raison de l'augmentation de la résistance aux antibiotiques, la recherche s'est de plus en plus concentrée sur les phages.Les phages sont des virus naturels qui ont une propriété très utile: ils font passer leur ADN dans les bactéries et s'y multiplient jusqu'à ce que la cellule bactérienne soit finalement détruite. C'est pourquoi on parle de bactériophages (mangeur de bactérie).

Il a déjà été démontré que cette approche permet de lutter contre les germes multi-résistants. L'année dernière, les gros titres ont ciblé le cas d'une fille en Angleterre qui a été guérie avec des phages génétiquement modifiés d'une infection grave qui ne pouvait plus être traitée avec des antibiotiques.

Mais la phagothérapie est encore loin d'être largement utilisée. On ne comprend pas encore de nombreux principes de base qui seraient importants pour le développement ultérieur de la thérapie. Jusqu'à présent, on ne savait pas à quoi ressemblait l'architecture exacte du tunnel à travers lequel les phages introduisaient leur ADN dans les bactéries. Des scientifiques du Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) à Berlin, ainsi que des collègues du Forschungszentrum Jülich et de l'hôpital universitaire de Iéna, ont maintenant pu élucider la structure 3D de ce composant phagique crucial en résolution atomique.

Conçu pour transporter l'ADN

«La structure et la flexibilité du tunnel d'ADN qui se connecte à la capside en forme d'icosaèdre rappellent quelque peu une colonne vertébrale», explique le professeur Adam Lange du FMP, décrivant l'une des nouvelles perspectives. « Il semble parfaitement conçu pour le transport de l'ADN. »

Les chercheurs ont pu obtenir des informations fascinantes sur la structure et le fonctionnement de ce chemin raffiné de transport d'ADN, avec dans ce cas à un variant du phage SPP1 ; ils ont combiné la RMN à l'état solide et la microscopie cryoélectronique (cryo-EM) de manière innovante. La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) a été développée par le groupe de travail de Lange spécifiquement pour cette tâche dans le cadre d'une subvention de l'European Research Council ; les examens au microscope électronique ont été réalisés par l'expert en cryo-EM, le professeur Gunnar Schröder du Forschungszentrum Jülich. En outre, de nouveaux algorithmes de modélisation étaient nécessaires pour la combinaison assistée par ordinateur des deux ensembles de données afin de déterminer la structure, qui ont été développés par le professeur Michael Habeck de l'hôpital universitaire de Iéna.

Alors que la RMN à semi-conducteurs peut être utilisée pour afficher des structures flexibles et les moindres détails, le cryo-EM offre une vue d'ensemble de l'architecture globale. L'image résultante montre que six protéines gp17.1 s'organisent en anneau, ces anneaux sont placés les uns sur les autres et forment ainsi un tunnel creux. Les anneaux sont reliés les uns aux autres via des lieurs flexibles, ce qui rend le tunnel très flexible. «Nous pouvons maintenant comprendre comment l'ADN chargé négativement se repousse sur la paroi interne également chargée négativement du tunnel flexible et glisse à travers elle en douceur», explique Maximilian Zinke de FMP, premier auteur de l'étude. «De cette façon, les bactéries sont finalement détruites.»

Jalon pour la biologie structurale intégrée

De l'avis du chef du groupe de travail Adam Lange, les travaux ont non seulement permis à la recherche sur les phages de faire un bon pas en avant, mais aussi la «biologie structurale intégrée», avec la combinaison des deux méthodes complémentaires.

Les produits à base d’herbes présentent une falsification généralisée à l'échelle mondiale, selon une étude

Annonce : S’agissant de l’information à propos des rappels de produits alimentaires, pour le moment, il ne faut pas faire confiance à nos autorités sanitaires (Ministère de l’agriculture et DGCCRF). Ces deux entités ont fait et font toujours preuve d’une incroyable légèreté et d’un manque d’informations fiables vis-à-vis des consommateurs avec comme corollaire une absence de transparence en matière de sécurité des aliments.

Selon un article paru le 7 novembre 2019 dans Food Navigator, des essais ADN révèlent une « falsification généralisée » des produits à base de plantes.

Une nouvelle étude utilisant la technologie des tests ADN a mis en évidence une falsification « généralisée » au niveau mondial dans les produits à base de plantes, près d’un tiers des produits testés s’étant avérés des faux.

L’étude en question, qui concerne plus particulièrement en fait les produits d’herbes, est parue dans Frontiers in Pharmacology et s’intitule « The DNA-Based Authentication of Commercial Herbal Products Reveals Their Globally Widespread Adulteration ». L’article est disponible en intégralité.

Résumé

Les produits à base de plantes, vendus dans le monde entier en tant que médicaments ou aliments, sont considérés comme présentant un risque faible, car ils sont considérés comme naturels et donc sans danger.

La qualité de ces produits est réglementée et contrôlée de manière inefficace. Les preuves croissantes de leur manque d'authenticité suscitent de vives inquiétudes, mais l'ampleur de ce phénomène à l'échelle mondiale, continentale ou nationale reste inconnue.

Nous avons analysé des données rapportant l'authenticité, telle que détectée par des méthodes basées sur l'ADN, de 5 957 produits à base de plantes vendus dans 37 pays, distribués sur les six continents habités.

Notre enquête mondiale montre qu'une proportion importante (27%) des produits à base de plantes commercialisés sur le marché mondial est falsifiée lorsque leur contenu a été analysé par rapport aux ingrédients revendiqués sur l’étiquetage. Les produits à base de plantes falsifiés sont distribués sur tous les continents et dans toutes les régions.

La proportion de produits falsifiés varie considérablement d’un continent à l’autre ; elle est la plus élevée en Australie (79%), en Amérique du Sud (67%), en Europe (47%), en Amérique du Nord (33%), en Afrique (27%) et la plus faible en Asie (23%).

L’authenticité des produits commerciaux à base d’herbes parmi les 37 pays inclus dans notre analyse globale varie entre 0 et 100% du nombre total de produits déclaré pour chaque marché national spécifique. Pour 9 pays, plus de 100 produits ont été authentifiés par analyse ADN et répertoriés avec succès.

De ces pays, le pourcentage le plus élevé de produits commerciaux à base d’herbes falsifiés a été enregistré au Brésil (68%), suivi de loin par Taïwan (32%), Inde (31%), États-Unis (29%), suivis de près par la Malaisie (24%), Japon (23%), Corée du Sud (23%), Thaïlande (20%) et Chine (19%).

Nos résultats confirment la présence à grande échelle de produits à base d’herbes falsifiés sur le marché mondial. Les produits à base d’herbes falsifiés ne contiennent pas d'espèces contaminantes, de substituts et de charges non déclarées, ou aucune des espèces étiquetées, qui peuvent toutes être accidentelles ou intentionnelles, motivées par des considérations économiques et frauduleuses.

En raison de la sensibilité analytique sans cesse croissante du séquençage d’ADN à haut débit, de plus en plus utilisé pour l’identification simultanée et non ciblée de plusieurs taxons, la proportion de produits à base d’herbes falsifiées détectées sur le marché mondial devrait augmenter.

Dans le contexte de la demande croissante de produits à base d’herbes, l’offre limitée de matières premières dérivées de nombreuses espèces de plantes, dont certaines sont déjà protégées au niveau national ou international et soumises à divers degrés de restrictions commerciales, ajoute aux différences et divergences entre les cadres réglementaires des produits à base d’herbes et augmente encore les risques de falsification de nombreux types de produits à base de plantes. Le falsification généralisée à l’échelle mondiale constitue une menace sérieuse pour le bien-être et la sécurité sanitaire des consommateurs, malgré les bienfaits allégués ou attendus des produits à base d’herbes.

Le métabarcoding de l'ADN utile pour analyser le régime nutritionnel chez l’homme

« Le métabarcoding de l'ADN utile pour analyser le régime nutritionnel chez l’homme », source ASM News.

Une nouvelle étude démontre que le métabarcoding de l'ADN constitue une nouvelle méthode prometteuse pour suivre l'ingestion de plantes chez l’homme, suggérant que des approches similaires pourraient être utilisées pour caractériser les composants animaux et fongiques de l'alimentation humaine. L’étude, publiée dans la revue mSystems, a montré que l’ADN de plantes diététiques peut être amplifié et séquencé à partir de selles humaines à l’aide de méthodes couramment appliquées aux études sur la faune.

« Le séquençage nouvelle génération de l'ADN nous a fourni une grande quantité de nouvelles données sur des sujets tels que la microbiologie intestinale et la génétique personnelle. Cette étude suggère que la même technologie puissante pourrait également commencer à nous parler de ce que nous mangeons, ce qui est souvent une chose difficile à mesurer », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Lawrence David, professeur au Center for Genomic and Computational Biology, Duke Molecular Genetics and Microbiology.

Il existe de nombreuses méthodes d’évaluation diététique préexistantes, mais la plupart reposent sur la capacité d’une personne à rapporter ce qu’elle a mangé. Cela signifie qu'elles sont sujettes aux erreurs de mémoire, aux préjugés des rapporteurs et aux capacités cognitives d'une personne répondant à une enquête. Le métabarcoding de l’ADN est un moyen alternatif d’obtenir des informations sur l’alimentation en utilisant l’ADN alimentaire dans les selles comme biomarqueur. Les chercheurs peuvent amplifier l'ADN d'un aliment provenant d'un échantillon de matières fécales, le séquencer et cartographier ces séquences d’aliments à l'aide d'une base de données de référence.

« Je pense que le métabarcoding d’ADN ressemble beaucoup à un code à barres dans un supermarché. Nous pouvons considérer une séquence d'ADN particulière comme un identifiant unique pour une espèce d’aliment particulier », a déclaré Brianna Petrone, deuxième auteur de l'étude, étudiante en troisième cycle à la Duke University School of Medicine.

Le Dr David et son co-premier auteur, Aspen Reese, actuellement junior fellow à l'Université Harvard, ont lancé l'étude après avoir rencontré des écologistes Rob Pringle de l'Université Princeton et Tyler Kartzinel, actuellement à l'Université Brown, qui ont utilisé le métabarcoding de l’ADN pour étudier des réseaux alimentaires complexes d’herbivores dans la savane africaine. « Nous nous sommes demandés si leur méthode fonctionnerait chez des personnes », a dit le Dr David. « De plus en plus de travaux dans le domaine du microbiome indiquent que des aliments spécifiques sont susceptibles de modifier ou de modifier les niveaux de bactéries spécifiques dans l'intestin, mais nous ne disposons souvent pas de données relatives à l'alimentation pour les études sur le microbiome. »

Pour mener leur étude, les chercheurs ont extrait l'ADN conservé en chambre froide qui a été extrait d'échantillons de selles d'une étude précédente.

« Nous avons mené une étude il y a quelques années, au cours de laquelle nous préparions des aliments pour les participants à une étude sur les aliments et le microbiome, et nous savions exactement ce qu'ils mangeaient pendant une semaine donnée après la collecte de leurs selles », a déclaré le Dr David.

Les chercheurs ont séquencé une région de code-barres à partir d'ADN de chloroplastes dans des échantillons de selles provenant de 11 personnes consommant des régimes témoins ou choisis librement. Ils ont réussi à amplifier l'ADN de plantes dans environ 50% des échantillons, ce nombre étant passé à 70% chez des individus ayant une alimentation témoin à base de plantes. La majorité des ADN de plantes séquencés correspondaient à des plantes alimentaires humaines communes, notamment des céréales, des légumes, des fruits et des herbes.

« Dans l'ensemble, il y avait un bon accord général entre les aliments qui étaient énumérés dans les journaux conservés par les participants de l'étude et ceux que nous avons séquencés à partir de selles », a dit le Dr David.

« Si un aliment était écrit dans le journal du régime alimentaire, dans environ 80% du temps, nous l'avons également retrouvé grâce à cette approche de métabarcoding. »

Le taux d'échec de la PCR relativement élevé et l'incapacité de distinguer certaines plantes diététiques au niveau de la séquence suggèrent la possibilité de perfectionnements futurs pour améliorer la méthode. Par exemple, le chou, le brocoli, le chou de Bruxelles et le chou-rave sont tous des cultivars de la même espèce et les chercheurs ont été incapables de les distinguer par leur séquence dans la région du code à barres du chloroplaste. Le café était le seul aliment enregistré dans le régime alimentaire qui n'ait jamais été détecté avec le métabarcoding de l'ADN, peut-être parce que son ADN était détérioré ou dilué lors de la torréfaction et de l'infusion.

Le Dr David a recommandé que le métabarcoding de l'ADN soit utilisé dans de futures études, ainsi que la possibilité de revoir l’analyse nutritionnelle d’études plus anciennes. « Semblable à cette étude, je pourrais imaginer que cela soit utilisé sur de l'ADN archivé pour voir s'il existe ou non des différences alimentaires sous-jacentes qui pourraient expliquer certains des profils du microbiome qui ont pu être observés dans une étude », a dit le Dr David. « À l'avenir, nous pouvons également imaginer que cela soit utilisé dans de nouvelles études sur le microbiome pour identifier les relations entre des aliments spécifiques et des bactéries intestinales, ainsi que dans des études plus vastes sur la nutrition en complément des techniques d'évaluation de l'alimentation traditionnelles. »