L’équipe Sysfate, dirigée par Marco Mendoza et créée dans l’Unité de Génomique métabolique (Genoscope) grâce au dispositif Atige de Genopole, a conçu la méthode MULTILAYER qui fournit une image numérique spatiale de l’activité des tissus biologiques. L’outil s’inspire de l’analyse d’images et y associe l’expertise en analyses omiques (génomique, transcriptomique…) de l’équipe.
MULTILAYER révèle ainsi la structuration fonctionnelle d’un organe ou d’un tissu.
La méthode sera notamment utile au développement de solutions de diagnostic moléculaire.
Le fonctionnement d’un organe ou d’un tissu biologique est déterminé par l’activité des cellules qui le composent, à savoir par les gènes que ces cellules expriment ou non. Parmi les techniques développées pour analyser simultanément le niveau d’expression d’un grand groupe de gènes à l’échelle d’un organe ou d’un tissu, la transcriptomique spatiale fournit, à partir de coupes biologiques, une image en deux dimensions de l’expression de ces gènes en des points régulièrement répartis sur le tissu. La carte fonctionnelle du tissu peut représenter un millier de gènes et des milliers de positions, donc des millions de séquences à analyser, nécessitant le développement de méthodes statistiques et bio-informatiques. La performance de l’algorithme Multilayer développé par l’équipe Sysfate fait l’objet d’une publication dans Cell Systems du 7 mai 2021.
Comparé aux méthodes statistiques classiques, Multilayer analyse la coupe biologique en affectant à chaque point dans l’espace du tissu une mesure que l’équipe de chercheurs a nommée gexel, à l’image des pixels qui constituent les images numériques. Le gexel représente l’expression du millier de gènes en ce point du tissu. L’originalité de l’outil réside dans l’analyse de chaque gexel non pas comme une entité indépendante mais en considérant qu’il existe une continuité, c’est-à-dire en tenant compte des gexels contigus qui présentent le même comportement d’expression génétique. D’un point de vue biologique, on s’attend effectivement à ce que des cellules contiguës aient plus de chance de partager des destins cellulaires et donc des programmes génétiques communs. L’algorithme exploite également les informations connues, issues de bases de données, de co-expression de gènes, les groupes de gènes co-exprimés étant potentiellement associés à des mêmes fonctions.
Multilayer « digitalise » ainsi le tissu en sous-structures biologiquement pertinentes.
Les chercheurs de Sysfate ont démontré sa performance à déceler les zones fonctionnelles sur un ensemble de données de transcriptomique spatiale issues de coupes de tissu cardiaque, de divers tissus tumoraux (cf. coupe d’adénocarcinome du pancréas ci-contre) et d’un embryon entier de souris, que l’outil a stratifié en régions correspondant parfaitement aux structures anatomiques connues.
MULTILAYER est disponible gratuitement comme un outil informatique autonome
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