Cet automne, 20 étudiants de Georgia Tech ont publié un article, point culminant du travail effectué au cours d'un cours en laboratoire d'un semestre. Au cours du semestre, les étudiants ont analysé des génomes séquencés à partir d'échantillons marins collectés à Key West, en Floride, en effectuant des recherches bioinformatiques originales à égalité avec les étudiants diplômés et en travaillant avec des outils bioinformatiques pour explorer le potentiel de découverte de médicaments.
Le cours, BIOS 4590, est un projet de laboratoire de recherche destiné aux étudiants seniors en biologie qui offre aux professeurs la possibilité de partager leur expertise avec les étudiants dans un environnement pratique. Dans sa classe, le professeur agrégé Vinayak (Vinny) Agarwal, qui occupe des postes conjoints à l'École de chimie et de biochimie et à l'École des sciences biologiques, visait à présenter aux étudiants de premier cycle des outils bioinformatiques avancés par le biais de recherches appliquées utilisant des données brutes nouvelles pour la science.
L'article qui en résulte, « Identification phylogénomique d'un cluster de gènes biosynthétiques RiPP hautement conservés à liaison de cuivre dans les bactéries microbulbifères marines », récemment publié dans ACS Chimie Biologieimplique le genre historiquement peu étudié de Microbulbifer, un type de bactérie souvent associé aux éponges et aux coraux. Ces communautés microbiennes sont de riches sources de produits naturels, de petites molécules biologiques souvent associées à la médecine et à la découverte de médicaments.
« Ce cours et la recherche qui en résulte témoignent du pouvoir transformateur de l'apprentissage pratique », déclare Susan Lozier, doyenne du Collège des sciences, de la chaire Betsy Middleton et John Clark Sutherland, et professeur à l'École des sciences de la Terre et de l'atmosphère. « Le succès de ce cours – et les réalisations remarquables des étudiants – reflètent l'engagement de Georgia Tech à favoriser la curiosité, la collaboration et la rigueur scientifique et à responsabiliser la prochaine génération de scientifiques et de dirigeants.
« Les étudiants de cette classe travaillent sur des travaux novateurs et importants : cette cohorte a travaillé avec de véritables données génomiques qui n'avaient jamais été séquencées auparavant », dit-elle. « En règle générale, les chercheurs peuvent travailler avec une ou deux séquences du génome, mais nous en avons fourni 42 aux étudiants. C'est peut-être la première fois que quelqu'un examine Microbulbifer à une échelle aussi large. »
De la classe à la publication
Pour préparer le cours, Tang a travaillé aux côtés de la directrice du laboratoire Alison Onstine, qui gère les espaces de laboratoire d'enseignement de l'École des sciences biologiques, pour séquencer les génomes bactériens de Key West.
« Notre travail au laboratoire Agarwal porte sur la découverte de produits naturels. Nous nous concentrons sur la recherche de nouveaux médicaments pharmaceutiques grâce à des bactéries marines, mais avec une touche bioinformatique », explique Tang. « Nous voulions apporter ce type d'expérience aux étudiants de premier cycle, nous avons donc donné aux étudiants des génomes entièrement séquencés et leur avons demandé de rechercher des propriétés potentielles. »
Tout au long du cours, les étudiants ont appris différentes techniques d'analyse des séquences du génome bactérien et d'extraction de données à l'aide de divers outils, acquérant ainsi des compétences en laboratoire et en informatique grâce à des expériences pratiques, des démonstrations en direct et des séances de dépannage.
« Le point culminant a été de montrer aux étudiants tout ce que nous pouvons apprendre sur un genre bactérien, en particulier sur un genre qui n'a jamais été étudié à cette échelle auparavant », partage Tang. « Il s'agit d'un domaine en pleine croissance, il existe donc de nombreuses possibilités pour les étudiants d'apporter une contribution significative tout en acquérant de nouvelles compétences. »
Donner du pouvoir aux futurs étudiants
Pour de nombreux étudiants, c'était la première fois qu'ils utilisaient ce type d'outils, mais Agarwal affirme que c'est quelque chose qu'ils rencontreront probablement à la fois dans l'industrie et dans la recherche. Il considère que ce type d'expérience de recherche est particulièrement utile pour les personnes âgées, qui doivent souvent choisir entre entrer sur le marché du travail ou poursuivre leurs études.
« La bioinformatique est de plus en plus importante pour analyser les mégadonnées. Les étudiants doivent être capables de manipuler et de comprendre les données à l'aide d'outils informatiques, et ce cours joue un rôle important en les familiarisant avec ce processus », partage-t-il. « Notre objectif est de démystifier la recherche et de donner aux étudiants la confiance et les outils nécessaires à la fois pour les études supérieures et pour le marché du travail après l'obtention de leur diplôme. »
Le cours sera proposé pour la troisième fois à l'automne 2026. Bien que le déroulement exact de la recherche n'ait pas encore été décidé, « nous visons toujours quelque chose de nouveau qui puisse produire des recherches de qualité publication : les étudiants ne répètent pas le travail de l'année dernière », explique Agarwal. Cette récente cohorte d’étudiants s’est appuyée sur la réussite de 18 étudiants de premier cycle qui ont suivi le cours en 2023 et qui ont également publié un article. « Ce cours souligne véritablement l'engagement de Georgia Tech à proposer des expériences de premier cycle significatives : aucune autre institution homologue à ma connaissance n'expose les étudiants de premier cycle à la bioinformatique à ce niveau. »
