Le tout premier génome généré par ordinateur
Les scientifiques de l’ETH Zurich ont créé le premier génome d’un organisme vivant entièrement généré par ordinateur. Le tout nouveau génome, appelé Caulobacter ethensis-2.0, a été construit essentiellement en nettoyant et en simplifiant le code naturel d’une bactérie appelée Caulobacter crescentus.
Des scientifiques ont créé un génome artificielle
Pour l’instant, il s’agit d’une grande molécule d’ADN et non d’un organisme vivant, mais l’équipe estime qu’il s’agit d’un énorme pas en avant dans la création de molécules de vie et de molécules d’ADN entièrement synthétiques.
Il y a plus de dix ans, une équipe dirigée par le généticien Craig Venter a créé la première bactérie « synthétique », qui était essentiellement une copie numérique du génome de Mycoplasma mycoides. Celui-ci a ensuite été implanté dans les cellules receveuses et s’est avéré être une version viable de la vraie créature, même capable de se répliquer.
Cette nouvelle étude s’appuie sur ces travaux antérieurs et fait un pas de plus vers une vie totalement synthétique. Si la création précédente était une reproduction numérique d’un organisme réel, ce nouveau projet est une adaptation d’un organisme réel. L’équipe a utilisé ce qui fonctionnait avec l’original et l’a adapté pour en améliorer l’efficacité.
Les chercheurs ont commencé avec le génome de C. crescentus, qui contient naturellement 4 000 gènes. Comme la plupart des organismes, la majorité de ces gènes sont des « ADN indésirables », et les scientifiques ont précédemment découvert que seuls 680 d’entre eux environ étaient nécessaires à la vie. Ce « génome minimal » a été jugé suffisant pour maintenir les bactéries en vie dans le laboratoire.
Ils ont éliminé les redondances
À partir du génome minimal de C. crescentus, l’équipe l’a ensuite réduit encore davantage en éliminant les redondances. Dans de nombreux cas, les acides aminés peuvent être assemblés en plusieurs combinaisons différentes pour obtenir le même effet. L’équipe a donc mis au point un algorithme pour déterminer la séquence d’ADN idéale. À la fin, les chercheurs ont remplacé plus du sixième des 800 000 lettres d’ADN du génome minimal.
« Grâce à notre algorithme, nous avons complètement réécrit notre génome dans une nouvelle séquence de lettres ADN qui ne ressemble plus à la séquence d’origine », déclare Beat Christen, coauteur principal de l’étude. « Cependant, la fonction biologique au niveau des protéines reste la même. »
Pour vérifier si ces modifications fonctionnaient correctement, les chercheurs ont ensuite créé une bactérie possédant à la fois le génome naturel de Caulobacter et des segments de celui d’origine artificielle. Ils ont désactivé certains gènes naturels et vérifié si les gènes artificiels intervenaient pour faire le même travail. Leur taux de réussite était plutôt bon, environ 580 des 680 gènes artificiels se sont avérés fonctionnels.
Produire des organismes qui produisent des vitamines ou des médicaments
« Grâce aux connaissances que nous avons acquises, il nous sera possible d’améliorer notre algorithme et de développer une version 3.0 du génome entièrement fonctionnelle », déclare Christen. « Nous pensons qu’il sera bientôt possible de produire des cellules bactériennes fonctionnelles avec un tel génome. »
À terme, ce type de travail pourrait déboucher sur des microorganismes synthétiques pouvant être créés à des fins très spécifiques. Les vaccins à ADN pourraient être synthétisés, de même que les organismes produisant des vitamines et des médicaments.
Cette recherche a été publiée dans la revue PNAS.
Source : ETH Zurich
Crédit photo : Pixabay