ADN – Des chercheurs dévoilent une technologie permettant de réécrire le code de la vie

En juillet dernier, des chercheurs du MIT et de Harvard ont dévoilé
une technologie qui pourrait être utilisée pour réécrire le code
génétique d’une cellule vivante, permettant l’édition à grande échelle
du génome de la cellule. Une telle technologie pourrait permettre aux
scientifiques de concevoir des cellules qui produiraient des protéines
que l’on ne trouve pas dans la nature, ou créer des bactéries
résistantes à n’importe quel type d’infection virale.
La technologie, décrite dans la revue Science
du 15 juillet, peut réécrire des séquences spécifiques contenues dans
le génome, de la même manière que la fonction « rechercher et
remplacer » d’un éditeur de texte. En utilisant cette approche, les
chercheurs peuvent faire des centaines de modifications ciblées sur le
génome d’une bactérie E. Coli, apparemment sans perturber le
fonctionnement des cellules.

L’ADN consiste en une longue suite de « lettres » qui codent des
acides aminés spécifiques. Tous les organismes utilisent le même code
génétique pour traduire ces lettres en acides aminés qui sont ensuite
assemblés en protéines.

Pour faire cette traduction, presque toutes les cellules vivantes
utilisent le même code génétique qui comporte 64 codons (« mots » d’ADN
de 3 « lettres »). Alors que la plupart d’entre eux spécifient un acide
aminé, certains codons donnent l’ordre à la cellule d’arrêter d’ajouter
des acides aminés à une chaîne de protéines. Les chercheurs du MIT et de
Harvard ont ciblé ces codons « STOP » qui se composent des lettres
« TAG ». Avec 314 occurrences, le codon de stop « TAG » est le plus rare
du génome de E. Coli, ce qui en fait une cible de choix pour effectuer
ce replacement.

Pour faire leurs modifications, les chercheurs ont combiné une
technique qu’ils avaient dévoilée en 2009, le MAGE (multiplex automated
genome engineering), avec une nouvelle technologie baptisée CAGE
(conjugative assembly genome engineering)



MAGE, appelée également « machine à évolution » en raison de sa
capacité à accélérer des changements génétiques ciblés dans les cellules
vivantes, localise des séquences d’ADN spécifiques et les remplace avec
une nouvelle séquence lorsque la cellule copie son ADN. Cela permet aux
scientifiques de contrôler précisément les types de modifications qui
se produisent dans les cellules : les cibles sont remplacées tandis que
le reste du génome reste intacte.

Les chercheurs ont remplacé le codon TAG par un autre codon de stop,
TAA, dans les cellules d’une E. Coli vivante. Ces modifications étant
faite sur une cellule vivante, il a été possible de contrôler les effets
néfastes potentiels. La caractérisation préliminaire suggère que la
bactérie modifiée continue à se comporter normalement, peut survivre et
se reproduire.

Une fois tous les codons TAG supprimés, l’étape suivante pour les
chercheurs est d’effacer la machinerie cellulaire qui lit ce codon, la
libérant pour lui permettre d’effectuer une toute nouvelle tâche telle
que l’encodage d’un nouvel acide aminé. Ce type de système donnerait aux
chercheurs une grande flexibilité dans la conception de nouvelles
cellules qui produiraient de nouvelles protéines.

En modifiant le code génétique, on pourrait également créer des
bactéries résistantes à de multiples virus. Dans les industries où l’on
cultive des bactéries (produits pharmaceutiques et énergie), les virus
affectent jusqu’à 20% des cultures, avec un impact énorme sur la
productivité. Ces virus ne peuvent affecter une cellule que si les codes
génétiques et viraux sont les mêmes.

La modification du code génétique d’une bactérie industrielle
pourrait également créer un « pare-feu génétique » qui empêcherait la
bactérie modifiée de propager ses gènes à des bactéries naturelles dans
l’environnement, ou de permettre à de telles bactéries de survivre dans
la nature.