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Quand la génomique détecte les contaminations alimentaires

Vue au microscope de la bactérie E. coli.

Pour analyser les maladies d'origine alimentaire, les scientifiques du Laboratoire national de microbiologie de Winnipeg dressent le portrait génétique des bactéries pathogènes.

Photo : iStock

Radio-Canada

La génomique. Cette discipline scientifique est au cœur de la lutte contre les maladies d’origine alimentaire. Grâce à elle, lE. coli, la listeria et la salmonelle ont de moins en moins de secrets pour les experts du Laboratoire national de microbiologie de Winnipeg.

Comment sait-on qu'un pathogène détecté chez un patient est relié à une possible contamination alimentaire? Comment cette connaissance mène-t-elle, par exemple, au rappel d'un aliment par l'Agence canadienne d'inspection des aliments (ACIA)?

Selon les scientifiques, c’est de plus en plus grâce à leur capacité à dresser le portrait génétique du pathogène, c'est-à-dire à procéder au séquençage du génome, en analysant l’ensemble de la séquence d’ADN des organismes qui causent des maladies.

Une fois qu'est percé le mystère génétique de ces bactéries, le laboratoire se tourne vers l’ACIA, pour qu'ils mettent en commun leurs bases de données respectives et établissent une concordance entre un pathogène repéré chez un patient infecté et un aliment qui serait porteur de ce pathogène.

Une quête minutieuse

La quête de l'information génétique commence dès l’arrivée d’un échantillon au Laboratoire national de microbiologie. Natalie Knox, responsable de l’unité de biologie informatique au Laboratoire national de Winnipeg, compare ce procédé à un code-barres pour le pathogène.

On a des programmes informatiques spécialisés qui peuvent analyser la séquence et faire une corrélation avec d'autres séquences qui ont été publiées dans les bases de données partagées autour du monde.

Natalie Knox, responsable de l’unité de biologie informatique au Laboratoire national de Winnipeg

Pour confirmer un pathogène, les scientifiques doivent d’abord effectuer une culture bactérienne. L'obtention d'une séquence ADN peut prendre entre 12 heures et 7 jours.

Une femme aux cheveux longs et bruns, avec les yeux bleus, pose au bout d'une longue passerelle bordant une grande baie vitrée, dans un bâtiment moderne.

La chercheuse Natalie Knox est chef de l'unité de bio-informatique au Laboratoire national de microbiologie, à Winnipeg.

Photo : Agence de la santé publique du Canada

Natalie Knox précise que ses collègues et elles ont vraiment commencé à appliquer la génomique avec l’éclosion de la listériose en 2008, qui avait fait 22 morts et contaminé des milliers de personnes.

Une véritable centrale ADN

Pour les aider dans l’opération de séquençage, les scientifiques de Winnipeg disposent d’une grande salle remplie d’équipements qui leur permettent d'établir l'empreinte génétique des pathogènes.

Dans ce centre névralgique de l’ADN, plusieurs machines capables d’analyser des échantillons bourdonnent bruyamment. Ce sont les petits bijoux des scientifiques, qui ont donné un surnom à chacun de ces instruments.

En déambulant dans la salle, Guillaume Poliquin, conseiller médical, les présente : Penny, Léonard, Emy, Bernadette… Chacun de cette dizaine de séquenceurs dits de nouvelle génération a son surnom.

Pour visualiser la manière dont cette technologie fonctionne, le Dr Poliquin parle de petites assiettes avec 96 petits puits. Chacun des puits est consacré à son propre pathogène.

Avec ce procédé, le laboratoire est capable d’analyser plusieurs souches d’un même pathogène ou plusieurs pathogènes en même temps.

Un jeune homme blond en veston, à la fine barbe et portant des lunettes, se tient debout au milieu d'une grande salle aux allures futuristes, équipées de nombreux écrans géants et d'ordinateurs.

Guillaume Poliquin, infectiologue et pédiatre, est conseiller médical au Laboratoire national de microbiologie.

Photo : Radio-Canada / Gino Harel

L’ADN qui est envoyé ici arrive en longs morceaux qu’il faut diviser en plus petits, explique Natalie Knox. Le séquenceur ne peut pas séquencer tout le génome en un morceau, dit-elle.

C'est un travail difficile, selon la chercheuse, et qui n’est pas toujours parfait en fonction de la bactérie analysée.

Ce qui sort de la machine, ce sont des séquences vraiment courtes. Alors, c'est comme refaire un casse-tête avec de toutes petites pièces qu'il faut assembler.

Natalie Knox, responsable de l’unité de biologie informatique au Laboratoire national de Winnipeg

Une fois que les analyses des séquences de pathogènes sont terminées, elles seront comparées aux bases de données du monde entier pour voir s’il y a une concordance avec d’autres séquences de pathogènes connus.

Des génomes de bactéries, il y en a en effet des milliers dans le monde. Il existe un réseau international, PulseNet, qui a un équivalent canadien, PulseNet Canada. Ce dernier relie les laboratoires de santé publique de toutes les provinces.

Le rôle de l'Agence canadienne d'inspection des aliments

Pour savoir si une une bactérie séquencée a aussi été repérée dans un aliment, le laboratoire de Winnipeg se tourne vers l'ACIA et ses bases de données.

Quand les questionnaires épidémiologiques remplis par des patients infectés mènent tous à un aliment en particulier, que le séquençage du génome du pathogène de cet aliment concorde avec avec un pathogène analysé à Winnipeg et que les dates concordent, la source d’éclosion est identifiée.

Si nécessaire, l’ACIA va ensuite demander un rappel d’aliments.

Les travaux de génomique de Natalie Knox et son équipe portent aussi sur des pathogènes qu'on retrouve dans l'eau, comme le choléra.

Ses collègues et elle avaient d'ailleurs contribué à l'enquête pour confirmer la source de l'épidémie de choléra qui avait frappé Haïti après le tremblement de terre de 2010.

Avec les informations de Gino Harel

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