Au cours des dernières années, les ciseaux moléculaires Crispr-Cas9 ont révolutionné la génétique moléculaire. Mais voici qu’un nouvel outil, toujours basé sur le système bactérien Crispr, peut désormais supprimer de grands fragments du génome.

Crispr-Cas9 est un système d'<a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/biologie-edition-genome-16385/" class="tooltip-link" data-color="pink" data-title="Édition du génome" data-number data-copy="L’édition du génome, ou édition génomique, est une technique de biologie moléculaire qui modifie le génome en utilisant des enzymes particulières&nbsp;jouant le rôle de ciseaux moléculaires : les endonucléases de restriction.
Technique de l’édition du génome
La technique consiste à couper…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/6/9/d/69d1b83580_106659_edition-genomique.jpg” data-url=”/sante/definitions/biologie-edition-genome-16385/” data-more=”Lire la suite”>édition génomique qui permet aux scientifiques de couper et de modifier l'<a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/medecine-adn-87/" class="tooltip-link" data-color="pink" data-title="ADN" data-number data-copy="L’ADN signifie acide désoxyribonucléique, et constitue la molécule support de l'information génétique héréditaire.
Structure de l’ADN
L’ADN est une molécule très longue, composée d’une succession de nucléotides accrochés les uns aux autres par des liaisons phosphodiester. Il existe quatre…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/6/5/e65f7c1212_95629_adn-definition.jpg” data-url=”/sante/definitions/medecine-adn-87/” data-more=”Lire la suite”>ADN en des endroits précis du génome. Devenu un outil génétique grâce aux chercheuses Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier, il a été au cœur de recherches controversées. Ainsi, en Chine, <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/genetique-crispr-14962/" class="tooltip-link" data-color="pink" data-title="CRISPR" data-number data-copy="CRISPR (ou CRISPR-Cas9) désigne un ensemble de molécules qui permettent de modifier l'ADN de plantes et d'animaux avec une grande précision.
CRISPR est l’acronyme de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, soit en français « courtes répétitions en palindrome regroupées et…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/5/e/5/5e5ac7d31d_76362_bacteriophages-02.jpg” data-url=”/sante/definitions/genetique-crispr-14962/” data-more=”Lire la suite”>Crispr a été utilisé pour modifier des <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/biologie-embryon-2257/" class="tooltip-link" data-color="pink" data-title="Embryon" data-number data-copy="L’embryon désigne le premier stade du développement d'un œuf ou zygote, dans le règne animal ou végétal, jusqu’à la formation des principaux organes.
Développement de l’embryon
Issu d’une cellule unique, l’embryon se développe par divisions cellulaires successives (mitose). Il passe par divers…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/b/4/b/b4b097bda7_56110_embryon-humain-6-semaines-lunar-caustic-wiki-cc-20.jpg” data-url=”/sante/definitions/biologie-embryon-2257/” data-more=”Lire la suite”>embryons humains, donnant même naissance à des bébés. Le système Crispr-Cas9 suscite des interrogations quant à la sûreté de la technique : il est parfois accusé de commettre des erreurs, de couper l’ADN au mauvais endroit, ce qui pose problème pour s’en servir d’outil thérapeutique.

De manière générale, les systèmes Crispr-Cas sont issus de bactéries qui les utilisent pour se protéger, en identifiant et en éliminant de l’ADN étranger. Ici, une équipe de chercheurs propose un nouvel outil, toujours inspiré du système bactérien Crispr, et qui se comporte un peu comme une « déchiqueteuse à ADN ». Ce nouveau système cible une zone précise du génome et supprime de grands fragments d’ADN.

Dans un article paru dans la revue Molecular Cell, les auteurs décrivent comment ils ont obtenu ce nouvel outil appelé « Crispr-Cas3 de type I ». Il provient de Thermobifida fusca, une bactérie du sol qui dégrade de la <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/matiere-matiere-15841/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Matière" data-number data-copy="On désigne&nbsp;par le terme de matière&nbsp;tout ce qui compose les corps qui nous entourent, tout ce qui a une masse et un volume.
Matière organique, matière azotée, etc.
Il existe différentes familles comme :

la matière organique, qui constitue les êtres vivants (animaux ou végétaux) ou…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/7/0/e70ccaaf4a_91935_matiere.jpg” data-url=”/sciences/definitions/matiere-matiere-15841/” data-more=”Lire la suite”>matière organique végétale. Les outils Crispr de type I n’ont jamais été testés dans des cellules eucaryotes auparavant, alors qu’ils sont plus fréquents que les types II. Cas9 est un outil de type II.

De larges délétions dans le génome de cellules humaines

L’outil Crispr-Cas3 de type I comprend un complexe formé d’une ribonucléoprotéine appelée Cascade qui cherche sa cible, et d’une <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/biologie-proteine-237/" class="tooltip-link" data-color="pink" data-title="Protéine" data-number data-copy="Les protéines sont des molécules biologiques dont les activités peuvent être très variées.
Rôles des protéines
Les protéines peuvent assurer des fonctions très diverses au sein de la cellule ou de l’organisme.&nbsp;
Elles peuvent avoir :
un rôle structural (comme l’actine ou la tubuline qui…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/4/6/e/46e94f9da7_50034188_actine-thomas-splettstoesser-cc.jpg” data-url=”/sante/definitions/biologie-proteine-237/” data-more=”Lire la suite”>protéine Cas3, une <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/biologie-nuclease-9024/" class="tooltip-link" data-color="pink" data-title="Nucléase" data-number data-copy="Une nucléase est une enzyme capable de couper des acides nucléiques au niveau des liaisons phosphodiesters.
Structure des nucléases
Comme toutes les enzymes, les nucléases sont des protéines qui possèdent un site actif permettant la réaction enzymatique, et un site de reconnaissance des acides…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/8/0/a/80a0697ed2_50036524_adn-helice-droite-carolinedavis-cc-01.jpg” data-url=”/sante/definitions/biologie-nuclease-9024/” data-more=”Lire la suite”>nucléase qui découpe l’ADN. Le travail de purification des protéines a eu lieu à l’université Cornell. L’outil a été testé sur des cellules souches embryonnaires humaines, et un autre type de cellules appelées HAP1. L’équipe a réussi par cette méthode à supprimer des fragments ciblés de génome allant de quelques centaines de paires de bases à 100 kilobases !

Dans un communiqué de l’université du Michigan, Yan Zhang, un des auteurs de cette recherche, a comparé Crispr-Cas3 avec « une déchiqueteuse d’ADN à moteur » : elle se déplace le long du génome et détruit au fur et à mesure l’ADN. « Cas9 est un ciseau moléculaire qui va où vous voulez et qui coupe une fois. Mais Cas3 va où vous le souhaitez, parcourt le chromosome et crée un <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-spectre-1663/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Spectre" data-number data-copy="Phys. Représentation de la contribution (énergétique par exemple) des composantes monochromatiques d'une onde (onde sonore, onde électromagnétique ou rayonnement), en fonction de la fréquence (ou longueur d'onde) de ses composantes.
Par exemple, un spectre acoustique représente l’intensité…” data-url=”/sciences/definitions/physique-spectre-1663/” data-more=”Lire la suite”>spectre de délétions de plusieurs dizaines de kilobases. »

Cette découverte permettrait d’étudier le rôle de longs fragments non codants du génome, c’est-à-dire qui ne codent pour aucune protéine : en supprimant ces zones non codantes, on peut essayer de voir quelles sont les conséquences. Ce nouvel outil génétique supprime des parties du génome bien plus grandes que Crispr-Cas9.

Enfin, la séquence d'<a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/genetique-arn-97/" class="tooltip-link" data-color="pink" data-title="ARN" data-number data-copy="Les ARN sont des molécules constituées par l'assemblage de ribonucléotides, et qui possèdent de très nombreuses fonctions dans la cellule.&nbsp;
Structure de l’ARN
L’ARN est une molécule constituée d’un enchaînement de ribonucléotides (adénine,&nbsp;cytosine, guanine, uracile) reliés entre eux…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/f/6/a/f6aa50645c_50034152_arnt-yikrazuul-cc.jpg” data-url=”/sante/definitions/genetique-arn-97/” data-more=”Lire la suite”>ARN nécessaire pour guider le système est plus longue dans ce nouvel outil que pour Crispr-Cas9. Aussi, il peut apparaître plus sûr : il y aurait moins de risques que les ciseaux coupent de l’ADN au mauvais endroit.

Ce qu’il faut retenir

  • Des chercheurs présentent un nouvel outil d’édition génomique : Crispr-Cas3 de type I.
  • Cet outil permet de supprimer de grands morceaux de génome.
  • Il a été testé dans des cellules humaines.
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