Ces travaux de recherche ont été publiés dans le journal Microbiome le 1er octobre 2020.

Les écosystèmes microbiens représentent une mine d’or pour la prospection de nouvelles fonctions d’intérêt biotechnologique. Pourtant, la majorité des espèces qui composent ces communautés complexes ne sont pas cultivées et constituent une boîte noire dont le fonctionnement est difficile, voire impossible à étudier. Dans le cadre des projets européens Catsys et Metafluidics, les chercheurs du Toulouse Biotechnology Institute et de  l’Université de Cambridge ont développé une nouvelle approche microfluidique pour explorer sans limites le potentiel des écosystèmes microbiens. Ce criblage à ultra-haut-débit, miniaturisé à l’échelle du picolitre, est compatible avec la découverte et l’ingénierie d’une très grande variété d’enzymes intra- et extra-cellulaires, et de voies métaboliques d’intérêt pour la santé humaine et animale, ou, par exemple, pour la biorémediation des écosystèmes pollués. Cette technologie de rupture a déjà permis d’identifier de nouvelles interactions entre l’homme et son microbiote, en particulier dans le contexte de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin.

En combinant microfluidique à gouttes et métagenomique, les chercheurs ont développé de nouvelles stratégies de criblage à ultra-haut débit, permettant d’explorer la diversité fonctionnelle de l’équivalent de milliers de génomes bactériens en seulement une heure de travail, avec moins d’un milligramme de substrat. Grâce à leur généricité, ces approches miniaturisées à l’échelle du picolitre sont compatibles avec la découverte et l’ingénierie d’une très grande variété d’enzymes intra- et extra-cellulaires, et de voies métaboliques d’intérêt pour la santé humaine et animale, ou, par exemple, pour la biorémediation des écosystèmes pollués. Cette technologie de rupture, maintenant implantée sur la plateforme PICT-ICEO de Toulouse Biotechnology Institute, a déjà permis d’identifier de nouvelles voies de dégradation de glycanes impliquées dans les interactions entre l’homme et son microbiote, en particulier dans le contexte de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin.

Perspectives : Ces développements offrent de larges perspectives pour la métagenomique fonctionnelle, l’ingénierie d’enzymes et de souches, la culturomique et l’étude des holobiontes. Ils ouvrent ainsi une nouvelle ère pour la découverte et l’optimisation à ultra-haut débit d’enzymes, voies métaboliques, espèces et même consortia microbiens. RéférencesInvestigating host-microbiome interactions by droplet based microfluidics  Alexandra S. Tauzin, Mariana Rangel Pereira, Liisa D. Van Vliet, Pierre-Yves Colin, Elisabeth Laville, Jeremy Esque, Sandrine Laguerre, Bernard Henrissat, Nicolas Terrapon, Vincent Lombard, Marion Leclerc, Joël Doré, Florian Hollfelder & Gabrielle Potocki-Veronese Microbiome volume 8, Article number: 141 (2020)https://doi.org/10.1186/s40168-020-00911-z

Contact :

Gabrielle Potocki-Veronese
INRA Research Director
MetaOmics – Catalysis and Enzyme Engineering

Tél. : +33 (0)5 61 55 94 87
veronese@insa-toulouse.fr

Vidéo : https://youtu.be/uuDLF9ZdPB0