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ABSTRACT décompose la recherche scientifique hallucinante, les technologies futures, les nouvelles découvertes et les percées majeures.
Pour la première fois, des scientifiques ont modifié les gènes de cafards à l’aide de CRISPR-Cas9, une technologie qui peut cibler et modifier des parties de l’ADN d’un organisme, rapporte une nouvelle étude.
La percée a non seulement produit les premiers soi-disant «cafards knock-out» de l’histoire, un terme qui fait référence aux cafards avec des gènes artificiellement inactivés, mais elle pourrait également simplifier considérablement l’édition de gènes chez de nombreux autres insectes, ouvrant des applications pour la lutte antiparasitaire, biologie évolutive , et d’autres domaines entomologiques.
CRISPR-Cas9, souvent appelé simplement CRISPR, est une technique d’introduction artificielle de séquences d’ADN dans un organisme pour manipuler avec précision des emplacements sélectionnés dans le génome d’un organisme. Cette technologie a révolutionné la génétique en permettant une multitude de nouvelles connaissances sur la biologie évolutive et les voies de traitement des maladies, ce qui lui a valu le prix Nobel de chimie 2020.
Les scientifiques ont déjà modifié les gènes de certains insectes en effectuant une micro-injection de matériaux CRISPR dans des embryons au fur et à mesure de leur développement. Cependant, cette technique a été interdite à un grand nombre d’espèces, y compris les cafards, qui ont des embryons inaccessibles – jusqu’à présent.
Des chercheurs dirigés par Yu Shirai, un scientifique de l’Université de Kyoto, ont surmonté cette contrainte en injectant du matériel génétique dans des cafards femelles adultes, une approche que l’équipe appelle CRISPR “parental direct” (DIPA-CRISPR), selon une étude publiée lundi dans Méthodes des rapports de cellule.
Les chercheurs ont réussi à démontrer que les descendants de cafards et de coléoptères contenaient des gènes modifiés artificiellement lorsque leurs mères ont été soumises aux injections, et que les descendants de cafards “mutants” ont également transmis les mutations artificielles à la génération suivante après leur accouplement.
“Avec plus d’un million d’espèces décrites, les insectes sont un trésor de diversité et représentent des possibilités illimitées en tant qu’outils de recherche pour répondre aux questions fondamentales de la biologie”, a déclaré l’équipe de Shirai dans l’étude. Les approches actuelles d’édition de gènes d’insectes nécessitent une micro-injection de matériaux dans les embryons précoces, ce qui est très difficile chez la plupart des espèces. Dans ce travail, nous avons établi et optimisé une méthode simple et efficace d’édition de gènes d’insectes par injection d’adultes, qui peut être facilement mise en œuvre dans n’importe quel laboratoire et directement appliquée à une grande diversité d’espèces d’insectes non modèles. »
Les scientifiques ont eu du mal à appliquer CRISPR aux cafards parce que ces insectes protègent leurs œufs fécondés dans des cas difficiles pendant des jours ou des semaines jusqu’à l’éclosion de la progéniture. En raison de ce “système de reproduction unique, il est impossible d’injecter des matériaux dans des embryons très précoces” et donc “la manipulation génétique des cafards (c’est-à-dire la transgenèse ou l’édition de gènes) n’a pas été réalisée jusqu’à présent”, selon l’étude.
L’équipe de Shirai a été inspirée pour essayer d’injecter du matériel génétique dans des cafards femelles matures, par opposition à des embryons, par des études similaires qui ont réalisé cette technique chez les moustiques et les guêpes. Après avoir mené plusieurs expériences qui ont introduit des gènes pour la couleur des yeux dans les espèces de cafards Blattella germaniquea, l’équipe a découvert que jusqu’à 21,8 % des descendants avaient hérité des mutations artificielles, “qui ont facilement permis la première mise en place de lignées de cafards knock-out”, rapporte l’étude.
De plus, les chercheurs ont découvert que lorsque DIPA-CRISPR était appliqué sur le tribolium rouge de la farine Tribolium castaneum, jusqu’à 50 % des descendants ont hérité des gènes mutants. L’équipe a également produit des coléoptères “knockin”, c’est-à-dire des descendants porteurs de gènes insérés artificiellement dans leur ADN, contrairement aux organismes knock-out porteurs de gènes artificiellement inactivés.
Les résultats fournissent une feuille de route pour de futurs essais sur d’autres insectes, qui pourraient fournir de nouvelles informations sur les antécédents évolutifs complexes de ces invertébrés ainsi que des applications pour la lutte antiparasitaire.
“L’application réussie de DIPA-CRISPR dans les deux espèces d’insectes évolutivement éloignées donne une idée de sa généralisabilité”, a conclu l’équipe de Shirai dans l’étude. « En raison de sa simplicité et de son accessibilité, DIPA-CRISPR étendra considérablement l’application de la technologie d’édition de gènes à une grande variété d’insectes modèles et non modèles, y compris les ravageurs agricoles et médicaux mondiaux / locaux dont les génomes n’ont été manipulés d’aucune façon. ”