Mots-Clés

Immunologie NGS Nanopore Minion Nextflow python

Description

Contexte

Ce projet s’inscrit dans le développement d’une nouvelle approche d’analyse médicale, menée en collaboration avec l’unité de bioinformatique et le laboratoire d’immunologie et d’immunogénétique du CHU de Limoges, ainsi que l'équipe BioPic (Biology of Plasma cells, Immunopathology, Cancer) au sein de l'UMR CNRS 7276 INSERM 1262 CRIBL. Il repose sur l’exploration des répertoires d’immunoglobulines (Ig) par séquençage haut débit, pour lesquels nous avons développé des outils d’analyse sur mesure, indispensables à l’amélioration de la prise en charge des patients et à la conduite d’essais cliniques intégrant cette technologie innovante.

Le répertoire d’immunoglobulines correspond à l’ensemble des anticorps produits par un individu à un moment donné, reflétant la diversité des réponses immunitaires face à des antigènes variés. Cette diversité est générée par la recombinaison des segments de gènes codant les chaînes lourdes et légères des Ig, ce qui permet la production d’un large éventail d’anticorps uniques. Les informations extraites des répertoires d’immunoglobulines sont d’un intérêt clinique significatif, avec un large éventail d’applications : diagnostic et suivi des gammapathies monoclonales, validation de réponses vaccinales, ou encore identification de répertoires immunitaires spécifiques (« signatures ») dans des contextes immunitaires particuliers (réponse à un pathogène, prédisposition à une maladie auto-immune, pronostic hématologique, etc.) [1, 2]. Dans ce cadre, nous collaborons étroitement avec des chercheurs et cliniciens du centre national de référence Amylose AL et d’autres maladies liées aux dépôts d’immunoglobulines monoclonales, avec lesquels nous avons démontré la sensibilité de cette approche pour détecter des clones B tumoraux de petite taille, particulièrement lorsque les techniques immunobiologiques conventionnelles ne sont pas contributives [3].

Nous utilisons actuellement la technologie de séquençage Illumina® pour explorer ces répertoires d’Ig, mais ses capacités sont limitées par la taille des fragments séquencés. Nous souhaitons ainsi développer l’utilisation de la technologie de 3ième génération Oxford Nanopore®, qui offre l’avantage de séquencer les Ig dans leur intégralité. Cette approche permettra d’obtenir une vision plus complète des répertoires clonaux, en particulier dans des contextes diagnostiques complexes, où la résolution des séquences longues est essentielle. Cette transition technologique ouvrira de nouvelles perspectives pour affiner les indications diagnostiques et pour explorer des répertoires jusqu’alors inaccessibles avec la technologie Illumina®.

Missions

L’objectif du stage sera de développer un pipeline bioinformatique dédié à l’analyse des données de répertoire séquencées par technologie Oxford Nanopore MinION. Un premier pipeline, servant de preuve de concept, a déjà été développé par l’Unité de Bioinformatique du CHU de Limoges, permettant d’obtenir des premiers résultats prometteurs.

Dans un premier temps, l’étudiant(e) devra se familiariser avec les données Oxford Nanopore ainsi que les outils spécifiques à l’analyse de séquences d’immunoglobulines. Il/elle devra ensuite développer le pipeline en s’appuyant à la fois sur l’analyse Illumina déjà en place et la preuve de concept MinION. Enfin, dans un troisième temps, il/elle évaluera les performances du pipeline en le testant sur des données contrôles déjà disponibles. Il sera également possible de comparer différents modèles et algorithmes de basecalling des données brutes Nanopore [4].

Le ou la stagiaire travaillera en étroite collaboration avec un ingénieur bioinformaticien du CHU de Limoges et plus généralement avec les autres bioinformaticiens du CHU et de l’UMR CNRS/INSERM CRIBL. Les compétences techniques nécessaires à la réalisation de ce stage pourront être acquises durant le stage.

Contexte informatique

- Gestionnaire de workflow Nextflow

- Conteneurisation singularity/apptainer

- Ordonnanceur Slurm

- Git et Gitlab

- Python, Bash

- Environnement Linux

Profil recherché

- Master 2 en Bioinformatique avec un intérêt pour le développement informatique

- Respect des principes F.A.I.R.

- Bases solides en programmation (Bash et Python minimum)

- Rigueur scientifique, autonomie et bonne capacité au travail en équipe

Des compétences avec un gestionnaire de worlkflow (Nextflow ou Snakemake), les outils de gestion de versions git et gitlab ainsi que l’utilisation d’un cluster de calcul sont un plus, mais ne sont pas obligatoires.

Dates du stage

Début 2025, dates flexibles

Références

1. Pascal, V., Dupont, M., de Rouault, P., Rizzo, D., Rossille, D., Jeannet, R., Daix, T., François, B., Genebrier, S., Cornic, M., et al. (2023). Demultiplexing Ig repertoires by parallel mRNA/DNA sequencing shows major differential alterations in severe COVID-19. iScience 26, 106260. https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.106260.

2. Bender, S., Javaugue, V., Saintamand, A., Ayala, M.V., Alizadeh, M., Filloux, M., Pascal, V., Gachard, N., Lavergne, D., Auroy, F., et al. (2020). Immunoglobulin variable domain high-throughput sequencing reveals specific novel mutational patterns in POEMS syndrome. Blood 135, 1750–1758. https://doi.org/10.1182/blood.2019004197.

3. Javaugue, V., Pascal, V., Bender, S., Nasraddine, S., Dargelos, M., Alizadeh, M., Saintamand, A., Filloux, M., Derouault, P., Bouyer, S., et al. (2022). RNA-based immunoglobulin repertoire sequencing is a new tool for the management of monoclonal gammopathy of renal (kidney) significance. Kidney Int 101, 331–337. https://doi.org/10.1016/j.kint.2021.10.017.

4. https://github.com/nanoporetech/dorado