Séquençage du génome entier

Le séquençage du génome entier (SGE) détermine la séquence nucléotidique quasi-complète du génome d'un organisme en un seul essai, plutôt que de cibler des gènes ou des régions spécifiques. En lisant l'ADN codant et non-codant, il fournit l'ensemble de données génomiques primaires le plus complet et sert d'entrée pour l'assemblage, l'appel de variants (variant calling) et l'analyse génomique en aval.

Definition

Le séquençage du génome entier est le processus de laboratoire et computationnel visant à déterminer l'ordre de la quasi-totalité des nucléotides du génome d'un organisme, généralement en fragmentant l'ADN, en lisant les fragments avec une couverture redondante, et en les reconstruisant ou en les alignant pour reconstituer la séquence complète.

Scope

Cette entrée décrit ce que le SGE mesure, la stratégie de séquençage aléatoire (shotgun) consistant à fragmenter et lire le génome à haute couverture, le contraste avec les approches ciblées telles que le séquençage de l'exome entier, et le rôle de la profondeur de séquençage dans la détermination de la sensibilité. Il s'agit d'un sujet méthodologique et ne fournit pas de recommandations cliniques ou de tests.

Core questions

• Qu'est-ce que le séquençage du génome entier capture que le séquençage ciblé ne permet pas de détecter ?
• Comment la stratégie de séquençage aléatoire (shotgun) reconstitue-t-elle un génome entier à partir de nombreux fragments courts ?
• Comment la profondeur de séquençage affecte-t-elle les variants qui peuvent être détectés ?

Key concepts

• Séquençage aléatoire (shotgun)
• Profondeur et couverture de séquençage
• Séquençage du génome entier versus séquençage de l'exome entier
• Régions codantes et non-codantes
• Chimie des terminateurs réversibles
• Données d'entrée pour l'appel de variants (variant calling)

Mechanisms

Dans le SGE, l'ADN génomique est fragmenté et lu de nombreuses fois de sorte que chaque position est couverte par plusieurs lectures indépendantes ; la redondance (profondeur) permet de vérifier les appels de bases (base calls) et soutient la détection de variants. L'approche de séquençage aléatoire du génome entier (whole-genome shotgun approach), démontrée à l'échelle humaine par Venter et ses collègues, fragmente le génome en fragments aléatoires, les séquence et les réassemble de manière computationnelle. La chimie des terminateurs réversibles (reversible-terminator chemistry) a ensuite permis une lecture précise et massivement parallèle de génomes humains entiers à un coût bien inférieur. Parce que le SGE lit l'ADN non-codant ainsi que l'ADN codant, il capture des variations régulatrices et structurelles que les essais ciblés ne détectent pas.

Clinical relevance

Le séquençage du génome entier est de plus en plus utilisé en recherche et en génomique clinique pour caractériser la constitution génétique complète d'un individu, soutenant la découverte de variants à travers les régions codantes et non-codantes. Cette entrée décrit la méthode et les caractéristiques de ses données ; il s'agit d'un matériel de référence éducatif et non d'une recommandation pour un test ou une action clinique spécifique.

Evidence & guidelines

Les preuves fondamentales sont un ensemble d'études primaires marquantes : les deux séquences du génome humain publiées en 2001 (Venter et al. ; International Human Genome Sequencing Consortium) et la démonstration d'un séquençage du génome entier précis et massivement parallèle par Bentley et al. (2008). Des revues méthodologiques telles que Sims et al. (2014) documentent comment la profondeur et la couverture influencent la sensibilité analytique.

History

Le séquençage du génome entier à l'échelle humaine a été réalisé pour la première fois en 2001 grâce à deux efforts parallèles, l'un utilisant le séquençage hiérarchique basé sur des clones et l'autre l'assemblage aléatoire du génome entier (whole-genome shotgun assembly). La démonstration en 2008 d'un séquençage précis avec la chimie des terminateurs réversibles a rendu le SGE à l'échelle de la population réalisable, et la profondeur et la couverture sont devenues des paramètres de conception centraux à mesure que la méthode mûrissait.

Key figures

• J. Craig Venter
• Eric Lander
• David Bentley

Seminal works

• venter-2001
• ihgsc-2001-wgs
• bentley-2008

Frequently asked questions

En quoi le séquençage du génome entier diffère-t-il du séquençage de l'exome entier ?

Le séquençage du génome entier lit essentiellement l'intégralité du génome, y compris les régions non-codantes et régulatrices, tandis que le séquençage de l'exome entier ne cible que la portion codant pour les protéines (l'exome), qui représente une petite fraction du génome.

Pourquoi la profondeur de séquençage est-elle importante dans le séquençage du génome entier ?

La profondeur (le nombre de lectures couvrant chaque position) détermine la confiance avec laquelle les appels de bases (base calls) et les variants peuvent être établis ; une profondeur plus élevée améliore la sensibilité et la précision, en particulier pour la détection de variants à faible fréquence ou hétérozygotes.