Transcriptome

Définition

Un transcriptome est une collection de tous les transcrits d'ARN synthétisés par une seule cellule ou un tissu complet, y compris l'ARNm et les ARN non codants. Il peut varier considérablement en fonction des conditions environnementales. Le transcriptome intervient dans l'interactome avec le génome, le métabolome et le protéome.

Le transcriptome est défini comme l'ensemble complet d'ARN codants et non codants, qui sont transcrits à un stade de développement spécifique ou sont présents dans diverses conditions physiologiques au sein d'un type cellulaire ou d'un tissu. L'état des transcriptions peut s'appliquer à un organisme entier ou à un type cellulaire spécifique.

L'analyse du transcriptome permet une enquête simultanée sur un ensemble complet de transcrits et permet des comparaisons parallèles entre différentes cellules, telles que des cellules saines et malades.

Un transcriptome :

Le transcriptome d'une cellule ou d'un tissu est l'ensemble des ARN qui y sont transcrits. Ici, une représentation schématique d'un transcriptome à l'aide de la technologie des puces à ADN.

Explications

Le transcriptome peut désigner un ensemble complet de transcriptions dans un organisme donné ou un ensemble spécifique de transcriptions (molécules d'ARN) représentées dans des cellules d'un certain type. Le transcriptome fait référence à l'ensemble de toutes les molécules d'ARN, du codage des protéines (ARNm) à l'ARN non codant, y compris l'ARNr, l'ARNt, l'ARNnc, le pri-miARN et autres.

Contrairement au génome de l'ADN, qui est généralement le même pour toutes les cellules d'une même lignée, le transcriptome est dépendant des variations environnementales et du phénotype. Parce que le concept de transcriptome inclut tous les transcrits d'une cellule donnée, il reflète également le profil de l'expression des gènes à un moment donné.

Le transcriptome est dynamique et bien représentatif de l'état cellulaire. De plus, la facilité du profilage à l'échelle du génome à l'aide de technologies de séquençage a fait de l'analyse du transcriptome une partie intégrante de presque toutes les études génomiques des maladies et des processus biologiques. Cependant, le transcriptome est composé d'ARN messagers ou codants et d'une variété d'ARN non codants (ARNnc) qui justifient des méthodes de préparation de bibliothèques spécialisées ainsi que des procédures bioinformatiques appropriées pour le traitement des données et quantifient leur abondance pour l'analyse fonctionnelle.

Généralement, l'objectif de l'analyse du transcriptome est d'identifier les gènes exprimés de manière différentielle parmi différentes conditions, conduisant à une nouvelle compréhension des gènes ou des voies associées aux conditions. L'analyse du transcriptome nécessite une méthode statistique appropriée avec un test de comparaison multiple pour interpréter les changements globaux dans l'expression de milliers de gènes.

Séquençage du transcriptome

Des méthodes pour interroger de manière exhaustive et systématique l'expression de pratiquement toutes les espèces d'ARN ont été développées et complètent les approches globales d'étude de la séquence, de la structure et de la variabilité du génome. La méthode la plus courante d'étude du transcriptome est le séquençage de l'ARN et l'utilisation de puces à ADN. La technologie des puces à ADN (ou "puces") et, plus récemment, le séquençage d'ADN de nouvelle génération (NextGen) à haut débit, ont fait de l'évaluation du transcriptome une pratique de laboratoire de routine.

Comme le transcriptome n'est qu'une mesure instantanée de l'état cellulaire, d'autres inventaires de contenu cellulaire sont également critiques. Ces inventaires incluent des mesures des produits finaux de la voie tels que les nucléotides, les acides aminés, les acides gras et les cofacteurs, ainsi que les éléments constitutifs à l'origine des voies anaboliques. De plus, la métabolomique s'efforce de quantifier également la quantité de chaque intermédiaire de voie dans la cellule. D'autre part, les moyens de mesurer le protéome continuent d'évoluer, bien que les mesures se concentrent sur l'apoprotéine plutôt que sur l'holoenzyme fonctionnelle.

Ensemble, ces mesures suggèrent à la fois la santé et la capacité de la cellule à un stade particulier. L'avènement de la phénomique dans laquelle des milliers d'expériences phénotypiques au cours du temps sont réalisées dans un format de plaque de microtitration permet une mesure précise de ces capacités. Ensemble, un ensemble complet d'outils de surveillance de l'état cellulaire a été développé. Le transcriptome est à la pointe de ces développements depuis 1999.

Études des transcriptomes

Le transcriptome fait référence à la partie codant pour les protéines du génome d'un organisme. Il fait référence à l'ensemble des molécules d'ARN telles que l'ARN messager (ARNm), l'ARN de transfert (ARNt), l'ARN ribosomal (ARNr) et d'autres molécules d'ARN non codantes présentes dans les cellules. Par conséquent, à mesure que l'ARNm est davantage traduit en protéines, le transcriptome peut être considéré comme un précurseur du protéome (ensemble de protéines exprimées par un organisme).

Afin d'étudier le transcriptome d'un organisme, l'ADN complémentaire (ADNc) est synthétisé en utilisant l'ARNm comme matrice. L'ARNm peut être isolé de différents tissus d'un organisme à divers intervalles de temps pour pouvoir capturer un nombre maximal de gènes exprimés dans un organisme en une seule fois. Les données de transcriptome obtenues à partir de différents types de cellules peuvent aider les chercheurs à mieux comprendre ce qui constitue un type de cellule spécifique, comment ce type de cellule fonctionne normalement et comment les changements dans le niveau normal d'activité des gènes peuvent refléter ou contribuer à la maladie. De plus, en alignant le transcriptome de chaque type de cellule sur le génome, il est possible de générer une image complète de l'expression génique à l'échelle du génome.

Les transcriptomes peuvent être étudiés à l'aide de puces à ADN ou par séquençage. Les puces à ADN ont été largement utilisées pour étudier les transcriptomes car elles fournissent un moyen rentable d'évaluer et de comparer les niveaux d'ARNm pour des milliers de gènes à la fois. Les profils de transcription ont été utilisés pour comprendre la biologie de la progression tumorale. Une expérience typique de microréseau implique l'hybridation d'une molécule d'ARNm à la matrice d'ADN dont elle est issue. La quantité d'ARNm lié à chaque site sur le réseau indique le niveau d'expression des différents gènes.

Toutes les données sont collectées et un profil est généré pour l'expression des gènes dans la cellule. Avec les progrès des technologies de séquençage de nouvelle génération, il est désormais possible d'étudier l'expression génique par séquençage direct de l'ADNc. Cette approche a été largement utilisée pour découvrir de nouveaux gènes dans les transcriptomes de lignées cellulaires humaines et de plantes. Des polymorphismes mononucléotidiques ont été identifiés à l'aide d'une approche de séquençage du transcriptome dans les cellules cancéreuses.

En rapport avec "transcriptome"

• interactome

  

  Un interactome est l'ensemble des interactions moléculaires dans une cellule individuelle ou un tissu.

• métabolome

  

  Le métabolome est l'ensemble complet de métabolites dans une cellule, un tissu ou un échantillon biologique à un moment donné.

• protéome

  

  Le protéome cellulaire est l'ensemble de toutes les protéines d'un être vivant, un tissu, une cellule ou un compartiment cellulaire, dans des conditions...

• transcriptomique

  

  La transcriptomique est la discipline de l'analyse du transcriptome, de l'ensemble complet des transcrits d'ARN produits par le génotype à un instant donné...