samedi 21 mars 2015

Fini la génétique mendélienne avec la MCR (Mutation Chain Reaction) !

Pour CAPES et Agreg
Thèmes : génome, mutation, génétique, OGM


Après la PCR (ou Polymerase Chain Reaction), voici la MCR (ou Mutagenic Chain Reaction) ! Il s'agit rien de moins que de déclencher des mutations contrôlées dans des génomes d'animaux vivants avec une capacité de se propager avec une très grande efficacité dans la population au cours des générations.

http://www.origene.com/CRISPR-CAS9/


Ce système utilise un procédé nommé CRISPR et qui détourne un mécanisme de protection des bactéries contre des virus. Il utilise une enzyme de bactérie appellée Cas9 et qui est de plus en plus utilisée dans les laboratoires pour muter facilement des génomes. Cas9 reconnaît dans le génome des séquences complémentaires à un ARN dit guide puis crée une cassure double brin au niveau de cette séquence. Il y a alors deux solutions : soit le "trou" est rempli par des nucléotides aléatoires créant une mutation partiellement non contrôlée, soit on fait rentrer dans la cellule un ADN en partie homologue avec la séquence où se trouve la cassure (appelé ADN donneur) et qui va servir de matrice pour la réparation. La réparation ne sera bien sûr pas exacte puisque l'ADN que l'on a introduit a un ou plusieurs nucléotides de différences avec la séquence originale (sinon on ne voit pas l'intérêt !). Et ainsi après cette fausse réparation, on a introduit la mutation voulue sur le locus voulu dans le génome. Le système marche tellement efficacement que l'on peut modifier en une fois les deux allèles d'une cellule diploïde (ce qui n'est pas possible avec la technique du knock-out bien moins efficace et qui aboutit à de l'hétérozygotie seulement). Cette technique marche très bien dans tous types de cellules, y compris des cellules humaines.

Le système de MCR utilise ce système mais y ajoute le fait que la séquence que l'on va faire s'insérer lors de la "réparation" va contenir...tout ce qu'il faut pour exprimer une Cas9, l'ARN guide et l'ADN matrice. Les chercheurs ont mis au point cette technique sur la drosophile en ciblant un gène de pigmentation de l'oeil sur le chromosome X (allèle perte-de-fonction récessif). Si on croise une femelle homozygote Xmut/Xmut pour une mutation classique "mendélienne" bien sage et qu'on l'a croise avec un mâle sauvage on obtiendra parmi les femelles que des hétérozygotes Xmut/X et donc la mutation récessive ne se verra pas et toutes les femelles F1 auront les yeux rouges. Or avec la MCR, c'est 97% des femelles qui ont des yeux blancs en F1 et donc sont Xmut/Xmut !!

Pourquoi ? Parce que dans l'embryon dès que le Xmut et le X normal se retrouvent ensemble, le Xmut se met à exprimer la Cas9, l'ARN guide et l'ADN pour installer la mutation sur l'autre chromosome. Bilan : des embryons initialement Xmut/X deviennent Xmut/Xmut.


Source : http://news.sciencemag.org/biology/2015/03/chain-reaction-spreads-gene-through-insects


En fait, ce système permet d'éviter un croisement supplémentaire pour obtenir des homozygotes et permet ainsi de faire propager avec une efficacité jusqu'alors inégalée une mutation dans une population sauvage puisqu'on saute la case "hétérozygote" en quelque sorte. Cela peut être très utile pour propager très rapidement dans les populations d'anophèle une mutation qui les rend non infectables par Plasmodium et ainsi de limiter le paludisme (jusqu'à la sélection du prochain mutant résistant de Plasmodium....). Mais évidemment il faut que cette technique soit correctement encadrée et avec des garde-fous technologiques et juridiques pour éviter la propagation de mutations moins souhaitées. 



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