Avancées dans l'édition génétique avec le système CRISPR-Cas12

Ces dernières années, un système de défense naturelle trouvé chez certaines bactéries appelé CRISPR-Cas a été transformé en outil pour modifier les Gènes. Ce système offre un moyen plus simple et moins cher d'éditer les gènes par rapport aux méthodes plus anciennes. La version la plus couramment utilisée de cette technologie est connue sous le nom de CRISPR-Cas9, qui vient d'une bactérie spécifique. Elle est composée d'une protéine appelée Cas9 et de deux types d'ARN, qui aident à cibler des parties spécifiques de l'ADN pour effectuer des modifications.

#Comment fonctionne CRISPR-Cas9

Une fois que l'ARN-CRISPR trouve sa séquence d'ADN correspondante, la protéine Cas9 coupe l'ADN à un endroit précis. Cette coupure se produit juste à côté d'une courte séquence que Cas9 doit trouver pour pointer au bon endroit. Pour rendre l'utilisation encore plus facile, les scientifiques ont combiné les deux types d'ARN en un seul. Ce nouveau design leur permet de le produire plus facilement en laboratoire.

Il existe d'autres types de protéines Cas qui fonctionnent de différentes manières. Par exemple, les nickases Cas9 créent des coupures plus petites dans l'ADN, ce qui peut entraîner moins d'erreurs. Une autre enzyme appelée Cas12a peut même aider à traiter son propre ARN, permettant de cibler plusieurs gènes à la fois.

#Le potentiel de l'édition génétique

La capacité d'éditer des gènes a été démontrée chez de nombreux êtres vivants, des plantes aux champignons et même chez certaines bactéries. Cela ouvre des possibilités excitantes pour traiter des maladies chez les humains. Bien que Cas12a puisse être plus spécifique et causer moins d'erreurs que Cas9, il peut aussi être moins actif dans la coupe de l'ADN. Cela signifie que les chercheurs doivent choisir le bon outil en fonction de ce qu'ils veulent accomplir.

#Défis pour identifier les cellules modifiées

Un des principaux défis de l'édition génétique est de savoir quelles cellules ont été correctement modifiées. Certains scientifiques ont proposé de désactiver des gènes spécifiques qui rendent une cellule sensible à certains produits chimiques. Par exemple, désactiver un gène responsable de la production d'une certaine enzyme peut lui conférer une résistance à un composé toxique. Cela permet aux chercheurs d'identifier facilement quelles cellules ont subi avec succès l'édition génétique.

Une autre approche consiste à perturber un autre gène, ce qui mène aussi à une résistance à une substance nocive. Grâce à ces méthodes, les chercheurs peuvent identifier et sélectionner efficacement les cellules qui ont été correctement modifiées.

#Comprendre les Oomycètes et leur importance

Les oomycètes sont un type de microorganismes. Certains agissent comme des parasites, s'attaquant à divers hôtes, y compris les plantes et les animaux. Ils peuvent causer des dommages significatifs aux cultures, entraînant des pertes économiques. Deux oomycètes nuisibles bien connus sont ceux responsables de la maladie des pommes de terre et de la mort subite du chêne.

Les scientifiques ont réussi à appliquer la technologie CRISPR-Cas9 à certains oomycètes, mais les résultats ont varié. Certaines espèces sont résistantes à la protéine Cas9, rendant son utilisation difficile. Cependant, les chercheurs ont découvert que d'autres versions du système CRISPR n'ont pas ces limitations et peuvent être utilisées efficacement.

#Développement d'une nouvelle méthode d'édition pour les oomycètes

Dans de nouvelles études, les chercheurs ont travaillé à créer une méthode facile pour éditer plusieurs gènes dans un oomycète spécifique connu sous le nom de P. palmivora. En combinant un moyen efficace d'introduire le système CRISPR-Cas12 avec les méthodes de sélection mentionnées précédemment, ils ont pu cibler des gènes spécifiques efficacement.

Ils se sont concentrés sur la désactivation de deux gènes spécifiques dans P. palmivora qui rendraient l'organisme résistant à un certain traitement chimique. Après avoir réussi ces modifications, ils ont constaté que les souches modifiées restaient capables d'infecter les plantes, indiquant que les changements n'affectaient pas leur capacité à causer des maladies.

#L'effet de 2-fluoroadénine sur P. palmivora

Pour examiner comment la chimie 2-fluoroadénine affecte la croissance de P. palmivora, les scientifiques l'ont cultivé dans diverses concentrations de la substance. Ils ont découvert que, bien que de faibles concentrations aient peu d'effet, des concentrations plus élevées arrêtaient complètement sa croissance. Cela a confirmé que 2-fluoroadénine est un puissant inhibiteur de P. palmivora dans des conditions de laboratoire.

#Identification des gènes dans P. palmivora

En étudiant le génome de P. palmivora, les chercheurs ont trouvé deux gènes qui codent pour une enzyme cruciale au traitement de l'adénine, qui est importante pour le métabolisme cellulaire. Bien que les gènes soient différents dans leurs séquences, ils avaient des structures et des fonctions similaires, montrant que l'organisme a un système robuste pour gérer ce produit chimique vital.

#Knockout des gènes APT et résistance

En utilisant le système CRISPR/Cas12, les chercheurs ont réussi à désactiver les deux gènes dans P. palmivora. Après avoir transformé ces organismes avec le nouveau matériel génétique, ils pouvaient directement sélectionner ceux qui étaient résistants à la 2-fluoroadénine. Une partie de ces lignées montrait la capacité de croître même en présence de fortes concentrations de 2-fluoroadénine, indiquant que l'édition avait fonctionné.

#Effets sur la virulence dans des modèles végétaux

Pour savoir si les changements apportés à P. palmivora affectaient sa capacité à infecter les plantes, les scientifiques ont inoculé une plante commune avec les souches modifiées. Ils n'ont observé aucune différence significative dans le niveau d'infection en comparant les souches modifiées au type sauvage, suggérant que les modifications génétiques n'ont pas altéré la virulence du pathogène.

#Conclusion et directions futures

Ce travail démontre que les chercheurs peuvent utiliser efficacement le système CRISPR-Cas12 pour effectuer plusieurs modifications dans P. palmivora tout en facilitant l'identification des souches modifiées. En utilisant la 2-fluoroadénine pour la sélection, ils ont développé une méthode qui évite la nécessité de marqueurs de résistance aux antibiotiques, simplifiant ainsi le processus d'édition.

À l'avenir, cette recherche ouvre de nouvelles avenues pour étudier et manipuler la composition génétique des pathogènes des plantes, aidant à mieux comprendre leur biologie et pouvant potentiellement mener à de meilleures méthodes de gestion des maladies en agriculture. Les avancées réalisées ici peuvent bénéficier non seulement à la recherche sur les oomycètes, mais aussi contribuer à des applications plus larges dans le génie génétique et la protection des plantes.