Modification génétique de cellules individuelles chez les animaux
La méthode simplifie et accélère la recherche sur les animaux et est particulièrement adaptée à l'étude des maladies ayant des causes génétiques complexes : projet d'essaimage
Des chercheurs de l'ETH Zurich ont mis au point une méthode qui leur permet de modifier génétiquement chaque cellule différemment chez l'animal. Cela leur permet d'étudier en une seule expérience ce qui nécessitait auparavant de nombreuses expériences sur les animaux. Grâce à cette nouvelle méthode, les chercheurs ont découvert des gènes importants pour une maladie génétique rare et grave.
Une méthode éprouvée pour identifier les causes génétiques des maladies consiste à supprimer un seul gène chez l'animal et à étudier les conséquences de cette suppression sur l'organisme. Le problème est que pour de nombreuses maladies, la pathologie est déterminée par plusieurs gènes. Il est donc extrêmement difficile pour les scientifiques de déterminer dans quelle mesure l'un des gènes est impliqué dans la maladie. Pour ce faire, ils doivent réaliser de nombreuses expériences sur les animaux - une pour chaque modification génétique souhaitée.
Des chercheurs dirigés par Randall Platt, professeur de génie biologique au département de science et d'ingénierie des biosystèmes de l'ETH Zurich à Bâle, ont mis au point une méthode qui simplifiera et accélérera considérablement la recherche sur les animaux de laboratoire : à l'aide des ciseaux génétiques CRISPR-Cas, ils modifient simultanément plusieurs dizaines de gènes dans les cellules d'un seul animal, à la manière d'une mosaïque. Si chaque cellule ne modifie pas plus d'un gène, les différentes cellules d'un organe sont modifiées de manière différente. Les cellules individuelles peuvent alors être analysées avec précision. Cela permet aux chercheurs d'étudier les ramifications de nombreux changements génétiques différents en une seule expérience.
Pour la première fois sur des animaux adultes
Pour la première fois, les chercheurs de l'ETH Zurich ont appliqué avec succès cette approche à des animaux vivants, plus précisément à des souris adultes, comme ils le rapportent dans le numéro actuel de la revue Nature. D'autres scientifiques avaient auparavant développé une approche similaire pour des cellules en culture ou des embryons d'animaux.
Pour "informer" les cellules de souris des gènes que les ciseaux CRISPR-Cas doivent détruire, les chercheurs ont utilisé le virus adéno-associé (AAV), une stratégie de diffusion qui peut cibler n'importe quel organe. Ils ont préparé les virus de manière à ce que chaque particule virale porte l'information nécessaire à la destruction d'un gène particulier, puis ils ont infecté les souris avec un mélange de virus portant différentes instructions pour la destruction des gènes. De cette manière, ils ont pu désactiver différents gènes dans les cellules d'un organe. Pour cette étude, ils ont choisi le cerveau.
Découverte de nouveaux gènes pathogènes
Grâce à cette méthode, les chercheurs de l'ETH Zurich, en collaboration avec des collègues de l'Université de Genève, ont obtenu de nouveaux indices sur une maladie génétique rare chez l'homme, connue sous le nom de syndrome de délétion 22q11.2. Les patients atteints de cette maladie présentent de nombreux symptômes différents, généralement diagnostiqués avec d'autres pathologies telles que la schizophrénie et les troubles du spectre autistique. Jusqu'à présent, on savait qu'une région chromosomique contenant 106 gènes était responsable de cette maladie. On savait également que la maladie était associée à plusieurs gènes, mais on ne savait pas lequel de ces gènes jouait un rôle dans la maladie.
Pour leur étude sur les souris, les chercheurs se sont concentrés sur 29 gènes de cette région chromosomique qui sont également actifs dans le cerveau de la souris. Dans chaque cellule cérébrale de souris, ils ont modifié l'un de ces 29 gènes et ont ensuite analysé les profils d'ARN de ces cellules cérébrales. Les scientifiques ont pu montrer que trois de ces gènes sont largement responsables du dysfonctionnement des cellules cérébrales. En outre, ils ont trouvé dans les cellules de souris des schémas qui rappellent la schizophrénie et les troubles du spectre autistique. Parmi ces trois gènes, l'un était déjà connu, mais les deux autres n'avaient pas encore fait l'objet d'une grande attention de la part des scientifiques.
"Si nous savons quels gènes d'une maladie ont une activité anormale, nous pouvons essayer de développer des médicaments qui compensent cette anomalie", explique António Santinha, doctorant dans le groupe de Platt et auteur principal de l'étude.
Brevet en instance
La méthode pourrait également être utilisée pour étudier d'autres maladies génétiques. "Dans de nombreuses maladies congénitales, plusieurs gènes jouent un rôle, et non un seul", explique António Santinha. "C'est également le cas pour les maladies mentales telles que la schizophrénie. Notre technique nous permet maintenant d'étudier ces maladies et leurs causes génétiques directement chez des animaux adultes. Le nombre de gènes modifiés pourrait passer de 29 actuellement à plusieurs centaines par expérience.
"C'est un grand avantage de pouvoir effectuer ces analyses sur des organismes vivants, car les cellules se comportent différemment en culture et en tant qu'élément d'un corps vivant", explique Santinha. Un autre avantage est que les scientifiques peuvent simplement injecter les AAV dans la circulation sanguine des animaux. Il existe plusieurs types d'AAV aux propriétés fonctionnelles différentes. Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé un virus qui pénètre dans le cerveau des animaux. "En fonction de l'objet de l'étude, on peut également utiliser des AAV qui ciblent d'autres organes", explique le professeur Santinha.
L'ETH Zurich a déposé une demande de brevet pour cette technologie. Les chercheurs souhaitent maintenant l'utiliser dans le cadre d'une spin-off qu'ils sont en train de créer.
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.
Publication originale
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités du secteur des sciences de la vie
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée aux biotechnologies, au secteur pharmaceutique et aux sciences de la vie vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
Actualités les plus lues
Plus actualités de nos autres portails
Il se trame quelque chose dans le secteur des sciences de la vie…
Voilà à quoi ressemble le véritable esprit pionnier : De nombreuses start-ups innovantes apportent des idées fraîches, de la passion et un esprit d'entreprise pour changer positivement le monde de demain. Plongez dans l'univers de ces jeunes entreprises et profitez de la possibilité d'entrer en contact avec leurs fondateurs.
