Des scientifiques déchiffrent le génome entier de la tique du cerf

Une équipe de scientifiques dirigée par l’Université du Maryland a déchiffré le premier génome continu et complet d’un parasite responsable de la transmission de la maladie de Lyme et d’autres infections graves à des centaines de milliers d’Américains chaque année. Avec leur génome nouvellement décrit pour la tique à pattes noires, ou tique du cerf, les chercheurs ont identifié des milliers de nouveaux gènes et de nouvelles fonctions protéiques, y compris des protéines associées à l’immunité aux tiques, à la transmission des maladies et aux stades de développement.

Ce travail fournit des informations précieuses pour le développement d’interventions pour diverses maladies transmises par les tiques, dépassant de loin les efforts précédents pour séquencer le génome de la tique, qui ont abouti à des génomes partiels ou à des fragments de génome avec des lacunes et des incertitudes.

L’étude a été publiée le 19 janvier 2023 dans la revue Génétique de la nature et cela a été possible grâce à l’étroite collaboration entre plusieurs institutions académiques, l’industrie et les institutions fédérales.

Nous sommes vraiment ravis d’avoir ce génome de référence maintenant, car il y a tellement de questions sans réponse sur la façon dont ces parasites ont évolué et comment ils transmettent la maladie. Nous pensons qu’il existe des facteurs génétiques qui expliquent pourquoi ces tiques sont de si bons vecteurs de maladies, mais nous ne pouvons pas vraiment le comprendre sans un génome aussi bon que celui-ci. »

Utpal Pal, auteur principal de l’étude et professeur au Collège de médecine vétérinaire de Virginie-Maryland à College Park

Tiques à pattes noires (ixodes scapularis) ou des espèces étroitement apparentées sont répandues en Amérique du Nord, en Europe, en Afrique du Nord et en Asie. Ils sont les principaux vecteurs d’un certain nombre de maladies, dont la maladie de Lyme, qui infecte près d’un demi-million d’Américains chaque année. Cependant, de nombreux aspects de sa biologie restent inconnus.

Avec un génome complet, les scientifiques peuvent commencer à démêler les mécanismes moléculaires derrière de nombreux aspects de la biologie du parasite et ses interactions avec les hôtes et les maladies qu’il transmet.

Le génome d’une tique à pattes noires est composé de plus de 2 milliards de morceaux discrets de code ADN (exprimés sous forme de combinaisons de quatre nucléotides représentés par les lettres ATCG). Comme les lettres qui sont regroupées pour former des mots dans une phrase, les codes ADN sont regroupés en gènes qui composent le génome.

Des travaux antérieurs pour déchiffrer le génome de la tique utilisaient de nombreuses tiques ou cellules de tiques immatures qui avaient été cultivées dans des laboratoires pendant plusieurs générations, introduisant des erreurs ou combinant des échantillons de plusieurs tiques individuelles, entraînant des packages de code fragmentés avec de nombreux extraits redondants. Les chercheurs ont dû réassembler les fragments, déterminer où chaque gène commence et se termine et comment ils doivent être disposés.

Pour surmonter ces défis, Pal et ses collègues ont combiné deux méthodes pour séquencer le génome d’une seule tique. Une méthode a fissuré le génome entier en une seule fois, créant une séquence complète, mais un peu « brouillée », ce qui signifie que le code n’était pas clair à de nombreux endroits. Dans la deuxième méthode, les chercheurs ont utilisé une technique courante appelée réaction en chaîne par polymérase, ou PCR, pour « amplifier » de petits segments du génome afin qu’il puisse être lu plus clairement. L’équipe a ensuite combiné les deux résultats, ce qui revient un peu à utiliser une grande image floue comme référence pour assembler des pièces de puzzle haute résolution. Enfin, les chercheurs ont utilisé une technique appelée « Hi-C » pour joindre de petits morceaux d’ADN en brins plus longs et contigus.

Le résultat est un génome contigu de haute qualité qui est complet à 98 %. Le nouveau génome a révélé que 40 % des annotations précédemment décrites pour la tique à pattes noires étaient basées sur une technologie plus ancienne et avaient besoin d’être mises à jour.

Les chercheurs ont ensuite comparé leur génome complet avec des fragments de génomes séquencés de 51 tiques capturées dans la nature, montrant que les nouveaux travaux pourraient être utilisés comme référence pour identifier des segments de matériel génétique d’autres individus. Cela a également identifié une diversité génétique non reconnue entre des groupes de tiques de différentes régions des États-Unis.

Enfin, l’équipe a analysé leur génome de tique pour identifier des milliers de nouveaux gènes et protéines et décrire de nouvelles fonctions critiques pour ces gènes. Par exemple, dans une expérience, ils ont découvert que certaines protéines n’étaient présentes que pendant certaines phases du cycle de vie d’une tique ou à des stades spécifiques de la digestion et de l’alimentation sanguine d’une tique. En supprimant un gène qui dit aux cellules de la tique de fabriquer l’une de ces protéines, ils ont pu perturber le processus d’alimentation et de digestion de la tique.

Des travaux futurs comme celui-ci pourraient aider à orienter les thérapies et les vaccins géniques qui interrompent une partie du cycle de transmission de la maladie entre les tiques et les humains.

Un autre résultat de l’étude a été que les chercheurs ont identifié et décrit un génome plus complet pour Rickettsia buchnerila bactérie pathogène responsable de la rickettsiose.

Les ressources génomiques décrites dans le document sont accessibles au public via les principales bases de données et seront utiles pour faire progresser la recherche sur les tiques et les mesures préventives.