Certaines espèces de tardigrades sont très et inhabituellement résilientes à diverses conditions extrêmes fatales à la plupart des autres formes de vie. La base génétique de ces capacités exceptionnelles reste insaisissable.
Pour la première fois, des chercheurs de l’Université de Tokyo ont réussi à éditer des gènes à l’aide de la technique CRISPR chez une espèce de tardigrade hautement résiliente, auparavant impossible à étudier avec des outils d’édition du génome. L’ouvrage a été publié dans Génétique PLoS.
La livraison réussie de CRISPR à une espèce tardigrade asexuée produit directement une progéniture génétiquement modifiée. La conception et l’édition de gènes tardigrades spécifiques permettent aux chercheurs d’étudier lesquels sont responsables de la résilience tardigrade et comment cette résilience peut fonctionner.
Si vous avez entendu parler des tardigrades, vous avez sans doute entendu parler de leurs capacités inhabituelles à survivre à des situations telles que la chaleur extrême, le froid, la sécheresse et même le vide de l’espace, que possèdent différents membres de l’espèce. Alors naturellement, ils attirent des chercheurs désireux d’explorer ces nouveautés, non seulement par curiosité, mais aussi pour réfléchir aux applications qui pourraient un jour être possibles si l’on en découvrait les secrets.
« Pour comprendre les super pouvoirs des tardigrades, nous devons d’abord comprendre le fonctionnement de leurs gènes », a déclaré le professeur agrégé Takekazu Kunieda du Département des sciences biologiques.
« Mon équipe et moi avons développé une méthode pour modifier les gènes – en les ajoutant, en les supprimant ou en les écrasant – comme vous le feriez sur des données informatiques, chez une espèce de tardigrade très tolérante, Ramazzottius varieornatus. Cela peut désormais permettre aux chercheurs d’étudier les traits génétiques du tardigrade comme ils pourraient être des animaux de laboratoire plus établis, tels que les mouches des fruits ou les nématodes.
L’équipe a utilisé une technique récemment développée appelée CRISPR parental direct (DIPA-CRISPR), basée sur la désormais célèbre technique d’édition de gènes CRISPR, qui peut servir de scalpel génétique pour couper et modifier des gènes spécifiques plus efficacement que jamais. DIPA-CRISPR a l’avantage de pouvoir affecter le génome de la progéniture d’un organisme cible et il avait déjà été démontré qu’il fonctionnait sur les insectes, mais c’est la première fois qu’il est utilisé sur des organismes non-insectes, notamment les tardigrades.
Ramazzottius varieornatus est une espèce entièrement femelle qui se reproduit de manière asexuée, et presque tous les descendants se sont avérés avoir deux copies identiques du même code édité, contrairement aux autres animaux, ce qui en fait un candidat idéal pour DIPA-CRISPR.
« Nous avions simplement besoin d’injecter des outils CRISPR programmés pour cibler des gènes spécifiques à supprimer dans le corps d’un parent afin d’obtenir une progéniture modifiée, connue sous le nom d’édition ‘knock-out' », a déclaré Koyuki Kondo, chercheur du projet au moment de l’étude (actuellement professeur adjoint au Département des sciences de la vie de l’Institut de technologie de Chiba).
« Nous pourrions également obtenir une progéniture génétiquement modifiée par injection de fragments d’ADN supplémentaires que nous souhaitons inclure ; c’est ce qu’on appelle l’édition « knock-in ». La disponibilité de l’édition knock-in permet aux chercheurs d’éditer avec précision les génomes des tardigrades, ce qui leur permet, par exemple Par exemple, contrôler la manière dont les gènes individuels sont exprimés ou présentent les fonctions des gènes.
Le principal trait de résilience démontré par cette espèce est sa capacité à survivre à une déshydratation extrême pendant de longues périodes. Il a été démontré précédemment que cela était dû en partie à un type particulier de protéine de gel présente dans leurs cellules. Et ce trait est intéressant car il a également été appliqué aux cellules humaines.
Kunieda et d’autres chercheurs tardigrades pensent qu’il vaut la peine d’explorer si un organe humain entier pourrait un jour être déshydraté et réhydraté avec succès sans dégradation. Si cela est possible, cela pourrait révolutionner la manière dont les organes sont donnés, transportés et utilisés en chirurgie pour sauver des vies.
« Je comprends que certaines personnes s’inquiètent de l’édition génétique, mais nous avons réalisé les expériences d’édition génétique dans des conditions bien contrôlées et avons sécurisé les organismes modifiés dans un compartiment fermé », a déclaré Kunieda.
« CRISPR peut être un outil incroyable pour comprendre la vie et faciliter des applications utiles qui peuvent avoir un impact positif sur le monde. Les tardigrades nous offrent non seulement un aperçu des progrès médicaux qui pourraient être possibles, mais leur gamme de traits remarquables signifie qu’ils ont eu une incroyable histoire évolutive. , celui que nous espérons raconter en comparant leurs génomes à des créatures étroitement apparentées à l’aide de notre nouvelle technique basée sur DIPA-CRIPSR. »
Plus d’information:
Génération en une seule étape d’individus homozygotes knock-out/knock-in dans un tardigrade parthénogénétique extrêmement tolérant à l’aide de DIPA-CRISPR, Génétique PLoS (2024). DOI : 10.1371/journal.pgen.1011298