# Diversité microbienne : métabarcoding 16S et métagénomique Écologie & évolution · Master 2 > Mesurer qui est là et ce qu'il fait : amplicons 16S, ASV, métagénomique et leurs biais. ## Introduction La majorité des microorganismes de l'environnement ne se cultive pas en laboratoire, ce qui a longtemps limité l'étude de leur diversité. Les méthodes moléculaires indépendantes de la culture ont transformé le domaine : on séquence directement l'ADN extrait d'un échantillon pour identifier et quantifier les taxons, et pour accéder à leur potentiel fonctionnel. Le métabarcoding amplifie un marqueur taxonomique, comme le gène de l'ARN ribosomique 16S chez les bactéries et les archées ou les régions ITS chez les champignons. La métagénomique shotgun séquence l'ensemble de l'ADN, ce qui permet d'estimer les fonctions et, avec les techniques d'assemblage, de reconstruire des génomes (MAG). Ces approches s'accompagnent de choix statistiques et de biais qui conditionnent l'interprétation. Ce deck de niveau Master détaille le concept d'espèce chez les procaryotes, le traitement des séquences (OTU contre ASV), les indices de diversité alpha et bêta et les limites de ces méthodes, avec des exemples tirés de lacs alpins et de sols suisses. ## Objectifs d'apprentissage - Comparer le métabarcoding et la métagénomique shotgun - Distinguer OTU et ASV et justifier le choix du seuil - Calculer et interpréter des indices de diversité alpha et bêta - Identifier les biais de l'extraction, de la PCR et de la composition relative ## Concepts clés - **Gène 16S ARNr** : Marqueur universel des procaryotes présentant des régions conservées (amorces) et hypervariables (taxonomie), utilisé pour le métabarcoding. - **OTU et ASV** : Les OTU regroupent les séquences par similarité (souvent 97 %) ; les ASV sont des variants exacts inférés après correction d'erreurs, avec une résolution au nucléotide près. - **Métagénomique shotgun** : Séquençage de tout l'ADN d'un échantillon, qui renseigne sur la composition et le potentiel fonctionnel et permet de reconstruire des génomes. - **Diversité alpha et bêta** : La diversité alpha décrit la richesse et l'équitabilité au sein d'un échantillon ; la bêta compare la composition entre échantillons. ## Conclusion Les approches moléculaires révèlent l'immense diversité microbienne non cultivée, mais leur interprétation exige de maîtriser les biais méthodologiques et les statistiques adaptées aux données compositionnelles. ## Cartes ### Pourquoi utilise-t-on le gène 16S ARNr pour les bactéries ? Il est universel, présente des régions conservées pour les amorces et des régions variables informatives pour la taxonomie. ### Quel est le marqueur typique des champignons ? Les régions ITS de l'ADN ribosomique. ### Qu'est-ce qu'une OTU ? Une unité taxonomique opérationnelle regroupant des séquences similaires selon un seuil, souvent 97 %. ### Qu'est-ce qu'une ASV ? Une variante de séquence d'amplicon exacte, déterminée après modélisation des erreurs, reproductible entre études. ### Quel est l'avantage de la métagénomique shotgun ? Elle donne accès aux gènes fonctionnels et à la résolution des espèces ou souches, sans amplification ciblée. ### Qu'est-ce qu'un MAG ? Un génome assemblé à partir de métagénome, reconstruit par assemblage puis regroupement (binning) des contigs. ### Que mesure l'indice de Shannon ? La diversité alpha, qui combine richesse et équitabilité des abondances. ### Que mesure la dissimilarité de Bray-Curtis ? La différence de composition entre deux échantillons, en prenant en compte les abondances (diversité bêta). ### Pourquoi les données de séquençage sont-elles dites compositionnelles ? Elles donnent des abondances relatives, de sorte que l'augmentation d'un taxon fait baisser mécaniquement les autres, sans mesure absolue. ## Glossaire - **Amorces universelles** : Courtes séquences d'ADN ciblant des régions conservées pour amplifier un marqueur chez de nombreux taxons. - **Chimère** : Séquence artefactuelle de PCR composée de deux séquences parentales. - **Raréfaction** : Courbe ou procédure comparant la richesse à effort de séquençage égal. - **PCoA** : Analyse en coordonnées principales visualisant la diversité bêta à partir d'une matrice de distances. - **Contigs** : Segments d'ADN continus obtenus par assemblage de lectures courtes. - **Biosphère rare** : Ensemble des taxons de faible abondance qui constituent une grande part de la richesse. https://ruvy.ch/decks/-P5CTSmpbFmVWd9D_fSp