CRISPR

Sep 02, 2023

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Une grande partie des minuscules rotifères nageurs en font des sujets d’étude idéaux. Bien qu’à peine visibles à l’œil nu, ces animaux transparents et leurs entrailles sont facilement observables au microscope. De plus, ils se développent facilement dans la culture de laboratoire, offrant aux scientifiques une perspective autrement difficile à obtenir de leur coin du règne animal.

Cependant, alors que les rotifères sont utilisés expérimentalement depuis plus d'un siècle par de nombreux groupes de recherche, les scientifiques n'ont jusqu'à présent pas la capacité de manipuler facilement la génétique des rotifères, ce qui impose une limite stricte aux expériences qu'ils peuvent mener avec ces animaux.

Un effort conjoint de Kristin Gribble et David Mark Welch du Laboratoire de biologie marine (MBL) a surmonté ce défi en concevant une méthode permettant de modifier avec précision le génome des rotifères à l'aide du système d'édition génétique CRISPR-Cas9. Dans les expériences décrites dans PLOS Biology, leur équipe a édité deux gènes et ajouté une séquence génétique pour produire des changements que les rotifères ont transmis de génération en génération.

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"Notre méthode s'avère être un moyen très pratique de générer assez rapidement un grand nombre de rotifères génétiquement modifiés", a déclaré Mark Welch, scientifique principal au MBL et directeur du Josephine Bay Paul Center for Comparative Molecular Biology and Evolution.

Non seulement cette avancée profitera à son laboratoire et à celui de Gribble, qui utilisent des rotifères pour étudier la biologie du vieillissement, les mécanismes de réparation de l'ADN et d'autres questions fondamentales, mais elle « ouvrira le champ pour permettre à davantage de personnes de travailler avec ces animaux », a déclaré Mark Welch. .

Certains êtres vivants – la bactérie E. coli, les mouches des fruits et les souris, par exemple – sont devenus des organismes modèles que les scientifiques utilisent régulièrement dans leurs recherches. Cependant, pris ensemble, ils ne représentent pas de manière adéquate toute la diversité de la vie.

L’équipe MBL vise à ajouter les rotifères à ce groupe d’organismes génétiquement traitables car, en tant que minuscules invertébrés ayant des liens étroits avec les ancêtres des animaux modernes, ils offrent une perspective importante sur l’évolution, le développement et d’autres aspects de la biologie.

Pour développer des rotifères comme organismes modèles, les chercheurs doivent pouvoir modifier le génome de ces animaux. En 2017, la directrice par intérim du MBL, Melina Hale, de l'Université de Chicago, a financé Gribble et Mark Welch pour concevoir une méthode permettant d'y parvenir en utilisant CRISPR-Cas9. L'objectif de cultiver une plus grande variété d'organismes modèles a ensuite été formalisé dans le cadre de l'initiative Nouveaux organismes de recherche de MBL.

Désormais largement utilisé dans la recherche, CRISPR-Cas9 effectue des coupes précises dans l'ADN, que les chercheurs utilisent pour désactiver ou modifier des gènes. Cependant, ils doivent d’abord introduire le système CRISPR dans les animaux.

Les rotifères, de fines particules de la taille d'une sciure de bois, sillonnent l'eau et constituent des cibles particulièrement difficiles. Après de nombreuses tentatives infructueuses pour les maintenir immobiles, le premier auteur Haiyang Feng, alors chercheur postdoctoral au MBL, a mis au point une solution : en les plongeant dans une solution à haute viscosité et en leur administrant un faible niveau d'anesthésique, il a suffisamment ralenti les animaux pour les saisir. les un à la fois avec une légère aspiration à travers une aiguille creuse.

Avec l’animal, toujours une femelle, en place, il a injecté le système d’édition génétique dans la partie de son corps qui fournit des nutriments aux œufs. La progéniture issue de ces œufs portait alors les mutations qu’elle transmettait à sa progéniture.

De cette manière, l’équipe a inactivé le vasa, un gène crucial au développement animal, provoquant l’arrêt de la reproduction des rotifères après quelques générations. En désactivant un deuxième gène, mlh3, ils ont empêché les rotifères de produire une progéniture mâle. Et enfin, en ajoutant une section de code génétique contenant des instructions « stop » dans mlh3, ils ont obtenu le même effet.