Klara, un poisson transparent pour la recherche sur le vieillissement

La pigmentation corporelle d’un organisme est causée par des substances colorantes et des structures que l’on trouve dans les cellules de la peau, des cheveux, des plumes ou des écailles, par exemple. Cette pigmentation limite considérablement les investigations sur des processus importants au sein d’un organisme vivant (in vivo). Pour fournir une vue détaillée du corps vivant, les scientifiques ont utilisé des organismes modèles transparents.

Des modèles de poissons transparents générés avec succès, comme chez le poisson zèbre ou le medaka (poisson de riz japonais), sont déjà utilisés dans la recherche sur le cancer. Des durées de vie allant jusqu’à cinq ans chez le poisson zèbre ou deux ans chez le medaka ont largement limité l’utilisation de ces espèces dans la recherche sur le vieillissement, car elles rendent ces enquêtes trop longues et coûteuses.

Des chercheurs de l’Institut Leibniz sur le vieillissement – Institut Fritz Lipmann (FLI) à Iéna ont maintenant réussi à générer un fondule transparent (Nothobranchius furzeri), appelé klara, en utilisant la technologie CRISPR/Cas9. Avec une durée de vie d’un an au maximum, klara facilite les études in vivo des processus liés à l’âge. Cela signifie que de nouvelles découvertes sur le rôle et la fonction des cellules pourront être étudiées de manière beaucoup plus complète et plus détaillée à l’avenir. L’étude actuelle vient d’être publiée dans eVie.

Le fondule turquoise, un modèle animal dans la recherche sur le vieillissement

« Ces dernières années, nous avons réussi à établir le fondule turquoise – originaire d’Afrique de l’Est et connu en allemand sous le nom de splendide carpe de sol turquoise, en raison de sa belle et saisissante coloration – en tant que nouvel organisme modèle dans la recherche sur le vieillissement dans notre institut. « , rapporte le professeur Christoph Englert, chef de groupe de recherche à l’Institut Leibniz sur le vieillissement – Institut Fritz Lipmann (FLI) à Jena et professeur de génétique moléculaire à la FSU Jena.

« Avec une durée de vie maximale allant jusqu’à un an, ce poisson est jusqu’à présent le vertébré à la vie la plus courte pouvant être conservé en laboratoire. De plus, il est génétiquement similaire à l’homme, vieillit extrêmement vite et montre des signes typiques de vieillissement, ce qui rend c’est très intéressant pour la recherche sur le vieillissement », ajoute le professeur Englert.

Avec le séquençage complet du génome de N. furzeri au FLI, une base importante pour les analyses futures a été établie : la capacité d’activer et de désactiver spécifiquement des gènes et ainsi d’apprendre l’influence de gènes individuels sur le vieillissement ou en relation avec le vieillissement. maladies apparentées.

Inactivation de la pigmentation à l’aide de CRISPR/Cas9

« Chez le fondule turquoise, il existe trois types de cellules pigmentaires qui sont responsables de la très belle coloration du poisson », explique le Dr Johannes Krug, postdoctorant au sein du groupe de recherche Englert.

« La disponibilité de la séquence du génome du killifish nous a donné l’opportunité d’étudier si des méthodes d’édition du génome spécifiques à la séquence, telles que CRISPR/Cas9, pourraient être utilisées pour inactiver les gènes responsables de la pigmentation corporelle afin d’obtenir un poisson transparent à utiliser dans la recherche sur le vieillissement. Ces études étaient au centre de ma thèse de doctorat à la FLI. »

‘Klara’—le fondule transparent

CRISPR/Cas9 est une méthode de biologie moléculaire qui peut être utilisée pour inactiver ou modifier des gènes d’une manière spécifique à une séquence, comme si on les coupait avec une paire de ciseaux. En appliquant cette méthode, les chercheurs de Jena ont réussi à désactiver les gènes responsables de la pigmentation du poisson, générant ainsi pour la première fois un fondule transparent. La ligne de poisson transparente, que les chercheurs ont nommée klara (« klar » est le mot allemand pour « clair »), donne désormais aux chercheurs une vision claire des organes internes et de leur développement à l’intérieur d’un animal vivant.

La ligne transparente de poissons comprend actuellement environ 200 animaux au FLI, mâles et femelles, qui peuvent maintenant être utilisés dans de nombreux projets de recherche sur le vieillissement.

Quel rôle jouent les cellules sénescentes dans le processus de vieillissement ?

« Notre poisson transparent a un grand potentiel pour la recherche sur le vieillissement et ouvre un large éventail d’applications entièrement nouvelles. Dans mon groupe, la nouvelle lignée de poissons transparents est déjà utilisée pour des études in vivo de cellules sénescentes », rapporte le professeur Englert. Les cellules sénescentes sont des cellules qui ne se divisent plus et qui affectent les cellules et les tissus environnants en libérant constamment des facteurs pro-inflammatoires. Jusqu’à présent, on sait peu de choses sur le rôle et la fonction de ces cellules.

On sait que chez l’homme, mais aussi chez la souris ou le fondule, le nombre de cellules sénescentes augmente avec l’âge, provoquant une sorte d’inflammation permanente de l’organisme au cours du processus de vieillissement. L’élimination ciblée des cellules sénescentes pourrait donc contribuer à une meilleure santé ou même ralentir le processus de vieillissement. La recherche et le développement de substances dites sénolytiques, capables d’éliminer efficacement les cellules sénescentes de l’organisme, présentent donc un grand intérêt non seulement pour l’industrie pharmaceutique et anti-âge, mais aussi pour la recherche sur le vieillissement.

« Avec la lignée klara, nous pouvons désormais étudier le rôle des cellules sénescentes dans l’organisme vivant au niveau moléculaire. En les marquant avec des fluorophores puis en les examinant au microscope à fluorescence, nous pouvons savoir où elles apparaissent dans le corps et si elles sont peut-être regroupés à certains endroits et quels effets leur élimination a sur les cellules et les tissus environnants », explique le Dr Krug, soulignant les avantages de klara. Cela conduira à de nouvelles connaissances sur le rôle et la fonction de cette population cellulaire particulière au cours du vieillissement.