Klara - Un poisson transparent pour la recherche sur le vieillissement
Inactivation de la pigmentation à l'aide de CRISPR/Cas9
Pour les études in vivo des processus internes d'un organisme, la pigmentation du corps constitue une limitation considérable. Pour contourner ce problème, divers modèles de poissons transparents ont déjà été créés et sont utilisés, entre autres, dans la recherche sur le cancer. Dans le cadre de la recherche sur le vieillissement, ces poissons sont toutefois rarement utilisés en raison de leur durée de vie relativement longue (jusqu'à cinq ans). Des chercheurs du Leibniz Institute on Aging - Fritz Lipmann Institute (FLI) à Iéna ont maintenant réussi, à l'aide de la technologie CRISPR/Cas9, à générer un killifish transparent (N. furzeri) appelé "klara", qui, avec une durée de vie maximale d'un an seulement, est idéal pour les études in vivo des processus liés à l'âge.
L'inactivation simultanée de trois gènes importants pour la pigmentation chez le fondule turquoise (Nothobranchius furzeri) permet de voir l'intérieur du poisson. Un poisson mâle de la lignée klara transparente (en haut) comparé à un mâle de type sauvage.
FLI / Kerstin Wagner
La pigmentation corporelle d'un organisme est causée par des substances et des structures colorantes qui se trouvent dans les cellules de la peau, des poils, des plumes ou des écailles, par exemple. Cette pigmentation limite considérablement les études des processus importants au sein d'un organisme vivant (in vivo). Pour obtenir une vue détaillée du corps vivant, les scientifiques ont utilisé des organismes modèles transparents.
Les modèles de poissons transparents générés avec succès, comme le poisson zèbre ou le médaka (poisson-riz japonais), sont déjà utilisés dans la recherche sur le cancer. Les durées de vie allant jusqu'à cinq ans chez le poisson zèbre ou deux ans chez le médaka ont largement limité l'utilisation de ces espèces dans la recherche sur le vieillissement, car elles rendent ces recherches trop longues et trop coûteuses.
Des chercheurs du Leibniz Institute on Aging - Fritz Lipmann Institute (FLI) à Iéna ont maintenant réussi à générer un poisson-taupe transparent (Nothobranchius furzeri), appelé klara, en utilisant la technologie CRISPR/Cas9. Avec une durée de vie d'un an au maximum, le klara facilite les études in vivo des processus liés à l'âge. Cela signifie que les nouvelles découvertes sur le rôle et la fonction des cellules pourront être étudiées de manière beaucoup plus complète et détaillée à l'avenir. L'étude actuelle vient d'être publiée dans la revue renommée eLife.
Le poisson-turquoise - un modèle animal pour la recherche sur le vieillissement
"Au cours des dernières années, nous avons réussi à établir le killifish turquoise - originaire d'Afrique de l'Est et connu en allemand sous le nom de carpe turquoise en raison de sa belle coloration - comme nouvel organisme modèle dans la recherche sur le vieillissement au sein de notre institut", rapporte le professeur Christoph Englert, chef du groupe de recherche à l'Institut Leibniz sur le vieillissement - Institut Fritz Lipmann (FLI) d'Iéna et professeur de génétique moléculaire à la FSU d'Iéna. "Avec une durée de vie maximale d'un an, ce poisson est jusqu'à présent le vertébré à la durée de vie la plus courte que l'on puisse conserver en laboratoire. En outre, il est génétiquement similaire à l'homme, vieillit extrêmement vite et présente des signes typiques de vieillissement, ce qui le rend très intéressant pour la recherche sur le vieillissement", ajoute le professeur Englert.
Le séquençage complet du génome de N. furzeri au FLI a permis d'établir une base importante pour les analyses futures : la possibilité d'activer et de désactiver spécifiquement des gènes et de connaître ainsi l'influence de gènes individuels sur le vieillissement ou en relation avec des maladies liées au vieillissement.
Inactivation de la pigmentation à l'aide de CRISPR/Cas9
"Chez le fondule turquoise, trois types de cellules pigmentaires sont responsables de la très belle coloration du poisson", explique le Dr Johannes Krug, postdoc au sein du groupe de recherche Englert. "La disponibilité de la séquence du génome du killifish nous a donné l'occasion d'étudier si des méthodes d'édition du génome spécifiques à la séquence, telles que CRISPR/Cas9, pouvaient être utilisées pour inactiver les gènes responsables de la pigmentation du corps afin d'obtenir un poisson transparent à utiliser dans la recherche sur le vieillissement. Ces études ont constitué l'axe principal de ma thèse de doctorat au FLI".
"Klara" - le killifish transparent
CRISPR/Cas9 est une méthode de biologie moléculaire qui permet d'inactiver ou de modifier des gènes selon une séquence spécifique, comme si on les coupait avec une paire de ciseaux. En appliquant cette méthode, les chercheurs d'Iéna ont réussi à désactiver les gènes responsables de la pigmentation du poisson, générant ainsi pour la première fois un killifish transparent. La lignée de poissons transparents, que les chercheurs ont baptisée klara ("klar" signifie "clair" en allemand), offre désormais aux chercheurs une vue claire des organes internes et de leur développement à l'intérieur d'un animal vivant.
La lignée de poissons transparents compte actuellement environ 200 animaux au FLI, mâles et femelles, qui peuvent désormais être utilisés dans de nombreux projets de recherche sur le vieillissement.
Quel rôle jouent les cellules sénescentes dans le processus de vieillissement ?
"Notre poisson transparent présente un grand potentiel pour la recherche sur le vieillissement et ouvre un large éventail d'applications totalement nouvelles. Dans mon groupe, la nouvelle lignée de poissons transparents est déjà utilisée pour des études in vivo sur les cellules sénescentes", rapporte le professeur Englert. Les cellules sénescentes sont des cellules qui ne se divisent plus et qui affectent les cellules et les tissus environnants en libérant constamment des facteurs pro-inflammatoires. Jusqu'à présent, on sait peu de choses sur le rôle et la fonction de ces cellules.
On sait que chez l'homme, mais aussi chez la souris ou le poisson, le nombre de cellules sénescentes augmente avec l'âge, provoquant une sorte d'inflammation permanente dans l'organisme au cours du processus de vieillissement. L'élimination ciblée des cellules sénescentes pourrait donc contribuer à une meilleure santé ou même ralentir le processus de vieillissement. La recherche et le développement de substances connues sous le nom de sénolytiques, capables d'éliminer efficacement les cellules sénescentes de l'organisme, présentent donc un grand intérêt non seulement pour l'industrie pharmaceutique et anti-âge, mais aussi pour la recherche sur le vieillissement.
"Avec la ligne klara, nous pouvons désormais étudier le rôle des cellules sénescentes dans l'organisme vivant au niveau moléculaire. En les marquant avec des fluorophores et en les examinant au microscope à fluorescence, nous pouvons savoir où elles apparaissent dans l'organisme, si elles sont regroupées à certains endroits et quels sont les effets de leur élimination sur les cellules et les tissus environnants", explique le Dr Krug, soulignant les avantages de la gamme klara. Cela nous permettra de mieux comprendre le rôle et la fonction de cette population cellulaire particulière au cours du vieillissement.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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