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Cette actualité a été publiée le 01/06/2010 à 17h36 par Tanka.


L'ÈRE DU GÉNIE GÉNOMIQUE

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L'ère du génie génomique

En introduisant un génome synthétique dans des bactéries, des chercheurs ont pour la première fois réussi à reprogrammer leur fonctionnement. Une étape décisive vers la création de cellules artificielles.

L'équipe du J. Craig Venter Institute (JCVI), à Rockville, aux États-Unis, s'est fait connaître à la fin des années 1990 par ses travaux sur le séquençage du génome — le matériel génétique complet — d'organismes variés, dont l'homme.

Elle montre aujourd'hui qu'un génome synthétique presque identique à celui d'une certaine bactérie peut fonctionner au sein d'une cellule vivante d'une autre espèce de bactérie et diriger son activité, comme le ferait le génome original. Ce résultat, obtenu après plusieurs années de travail et un investissement de plus de 40 millions de dollars, s'inscrit dans la montée en puissance de la biologie synthétique, qui vise à construire des organismes dotés de propriétés particulières.

Le point de départ date de juin 2007. Carole Lartigue, John Glass et leurs collègues du JCVI inventent la technique de la « transplantation de génome ». Ils montrent qu'il est possible, dans un milieu de culture préparé à cette fin, de faire absorber l'ADN nu et entier de la bactérie Mycoplasma mycoides par une espèce bactérienne génétiquement identique à 75 pour cent, Mycoplasma capricolum, ces deux bactéries étant des pathogènes de ruminants.

Les bactéries receveuses sont alors dotées de deux génomes ; mais, lors de la division cellulaire, certaines cellules filles héritent seulement du génome de Mycoplasma mycoides, tandis que d'autres reçoivent le génome de l'autre espèce. Pour peu que l'on ait inséré dans le premier génome un gène de résistance à un antibiotique, seules les Mycoplasma capricolum en ayant hérité survivent lorsque l'on ajoute cet antibiotique dans le milieu de culture.

Les chercheurs ont alors constaté que le génome transféré de Mycoplasma mycoides fonctionnait parfaitement dans les cellules de la deuxième espèce, et que celle-ci changeait d'identité, ses propres protéines cédant la place au fil des divisions cellulaires aux protéines de la première espèce.

Deuxième acte : en janvier 2008, Daniel Gibson et ses collègues, toujours au JCVI, parviennent à synthétiser pour la première fois un génome entier de la bactérie Mycoplasma genitalium, soit plus de 580 000 paires de bases. Comme il est impossible d'obtenir d'un seul tenant une aussi longue molécule d'ADN, ils avaient acquis auprès d'un laboratoire spécialisé, Blue Heron, la séquence complète de la bactérie sous forme de fragments d'ADN d'environ 1 000 bases.

Les chercheurs du JCVI les ont insérés dans des cellules de levure de boulanger. La machinerie de ces cellules a alors mis bout à bout les fragments d'ADN par séries de 10, de façon à reconstituer des séquences de 10 000 bases, puis de 100 000 bases, et enfin le génome complet de la bactérie. Pour distinguer ce génome synthétique dans l'hypothèse où on arriverait à l'intégrer dans des cellules, des balises d'ADN codées y ont été insérées.

La troisième étape consistait à vérifier qu'un génome naturel modifié dans des levures pouvait être ensuite « avalé » par une bactérie receveuse. En août 2009, Carole Lartigue et ses collègues y parviennent : des Mycoplasma capricolum acceptent le génome de Mycoplasma mycoides après modification génétique de celui-ci dans des levures.

Normalement, leur cytoplasme reconnaît ce dernier comme étranger car il est dépourvu, après son passage dans la levure, de marques de méthylation que possèdent les ADN naturels. Après inactivation d'une enzyme responsable de la dégradation de l'ADN non méthylé, et l'ajout de marques de méthylation sur l'ADN à transplanter, l'opération devient possible.

Dernier acte, en utilisant les méthodes précédemment mises au point, Daniel Gibson et ses collègues ont reconstitué un génome complet de Mycoplasma mycoides, soit 1,1 million de paires de bases, copie du génome original de la bactérie, puis ont transféré cette copie synthétique dans des cellules de Mycoplasma capricolum. Après des mois d'échecs dus à des erreurs ponctuelles dans des gènes clés du génome synthétique, certaines bactéries receveuses se sont bien transformées en cellules de Mycoplasma mycoides.

Ce résultat est-il de nature différente de ce que réalise depuis des années le génie génétique ? Depuis les années 1970, on sait transférer un ou plusieurs gènes étrangers dans une cellule (transgénèse) et multiplier, muter, supprimer ou réparer une ou plusieurs séquences d'ADN.


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Auteur : Jean-Jacques Perrier

Source : www.pourlascience.fr