Utilisation de ciseaux à gènes pour éliminer spécifiquement les types de cellules individuelles

Les chercheurs utilisent CRISPR-Kill pour empêcher la plante modèle d’arabette de former des racines secondaires. Crédit : Angelina Schindele, KIT

Avec l’aide des ciseaux moléculaires CRISPR/Cas, l’information génétique d’une plante peut être modifiée pour rendre cette dernière plus résistante aux ravageurs, aux maladies ou aux conditions climatiques extrêmes. Des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) ont maintenant développé cette méthode pour éliminer l’ADN complet de types de cellules spécifiques et, ainsi, empêcher leur formation pendant le développement des plantes. Cela permettra également de mieux comprendre les mécanismes de développement chez les plantes. Les conclusions sont présentées dans Communication Nature.

Au moyen de ciseaux moléculaires, l’ADN, porteur de l’information génétique, peut être modifié chez les plantes. Jusqu’à présent, la méthode CRISPR/Cas co-développée chez les plantes par le professeur Holger Puchta, biologiste moléculaire à l’Institut botanique du KIT a déjà été utilisée pour insérer, échanger ou combiner spécifiquement des gènes. L’objectif est d’augmenter la résistance de la plante aux maladies et aux impacts environnementaux. CRISPR (signifie Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)/Cas sont des ciseaux moléculaires qui peuvent spécifiquement reconnaître et couper des séquences d’ADN. “Nous étudions les ciseaux moléculaires à usage végétal depuis 30 ans maintenant. Au début, nous les appliquions pour modifier des gènes individuels. Il y a deux ans, nous étions les premiers au monde à restructurer des chromosomes complets”, explique Puchta. Pour ses recherches, le pionnier de l’édition du génome a reçu à deux reprises la célèbre Advanced Grant du Conseil européen de la recherche (ERC). « Nous avons pu optimiser cette méthode. Avec CRISPR-Kill, nous avons maintenant atteint un tout nouveau niveau de développement : nous pouvons éliminer certains types de cellules végétales et empêcher la formation d’organes végétaux spécifiques.

Élimination des racines et pétales secondaires avec CRISPR-Kill

Les expériences menées par les scientifiques se sont concentrées sur les racines secondaires et les pétales de la plante modèle arabette (Arabidopsis thaliana). “Ce sont des exemples classiques en biologie. Ici, on connaît le programme génétique et les types cellulaires qui sont importants pour la formation de ces organes végétaux”, explique le biologiste moléculaire. Après l’élimination de ces cellules, les plantes CRISPR-Kill n’ont plus formé de pétales ni de racines secondaires, alors que les plantes témoins ont présenté une croissance normale.

Contrairement à d’autres méthodes qui éliminent les cellules avec des cytotoxines ou un rayonnement laser, CRISPR-Kill induit de multiples coupures dans le génome. Un génome est constitué d’un certain nombre de chromosomes, sur lesquels les gènes individuels sont disposés dans un ordre fixe. “Jusqu’à présent, CRISPR/Cas a visé exactement un emplacement et a coupé une ou deux fois pour modifier un gène ou un chromosome”, explique Puchta. « Désormais, nous avons reprogrammé nos ciseaux moléculaires. Ils n’adressent plus l’ADN génomique une seule fois, mais visent dans le type cellulaire respectif une séquence que l’on rencontre souvent dans le génome et qui est essentielle à la survie de la cellule. de nombreuses coupures sont induites en même temps, trop pour que la cellule puisse les réparer. La cellule mourra.

Mieux comprendre les processus de développement des plantes

Les travaux des chercheurs du KIT peuvent être qualifiés de recherche fondamentale. « En étudiant ce qui se passe lorsqu’un certain type de cellule est éliminé, nous en apprenons davantage sur les processus de développement des plantes. Comment la plante réagit-elle ? Quelle est la flexibilité de la plante pendant le développement ? par exemple?” Puchta ajoute. À long terme, la production alimentaire et les applications pharmaceutiques pourraient bénéficier de cette technologie lorsque la plante est empêchée de former des cellules qui produisent des toxines, par exemple. De plus, la technologie pourrait être appliquée dans des organismes multicellulaires pour la modification spécifique de tissus.


Modification des chromosomes végétaux à l’aide de ciseaux moléculaires


Plus d’information:
Angelina Schindele et al, Utilisation de CRISPR-Kill pour l’élimination de cellules spécifiques à un organe par clivage de répétitions en tandem, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-29130-w

Fourni par l’Institut de technologie de Karlsruhe

Citation: Utilisation de ciseaux à gènes pour éliminer spécifiquement les types de cellules individuelles (4 avril 2022) récupéré le 4 avril 2022 sur https://phys.org/news/2022-04-gene-scissors-specifically-individual-cell.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation loyale à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans l’autorisation écrite. Le contenu est fourni seulement pour information.

Leave a Comment