Réduire, supprimer et modifier : Une équipe de chercheurs "découpe" les chromosomes du blé
Une étude ouvre la voie à une culture plus rapide
Une équipe de recherche de l'Institut Leibniz de génétique végétale et de recherche sur les plantes cultivées (IPK) a réussi pour la première fois à réduire de manière ciblée, voire à supprimer complètement des chromosomes dans des plantes au patrimoine génétique important comme le blé. Pour ce faire, les chercheurs se sont attaqués à des sections répétitives de l'ADN à l'aide des ciseaux génétiques CRISPR/Cas. Les résultats de l'étude, publiés aujourd'hui dans la revue spécialisée "Plant Communications", peuvent accélérer considérablement les processus de sélection.
Alors que la manipulation ciblée de chromosomes entiers est déjà établie dans des organismes modèles comme Arabidopsis thaliana, elle représentait jusqu'à présent un énorme défi dans les plantes utiles aux génomes volumineux, comme le blé. L'équipe de recherche de l'IPK a voulu savoir si les segments d'ADN qui se répètent souvent, appelés ADN satellite, pouvaient servir de points de départ pour les ciseaux génétiques CRISPR. L'idée était la suivante : si l'on coupe simultanément un grand nombre de ces séquences identiques, cela peut influencer l'ensemble du chromosome. L'équipe a utilisé un système basé sur un virus pour transférer les composants CRISPR dans les plantes. Grâce à cette approche, l'équipe de recherche a contourné les longs processus de transformation traditionnels et a permis des modifications chromosomiques très efficaces.
Le Dr Jianyong Chen, premier auteur de l'étude, explique : "Notre recherche montre pour la première fois que les chromosomes peuvent être réduits efficacement par des coupes ciblées sur l'ADN satellite". Il s'agit d'une avancée importante, car jusqu'à présent, de telles modifications ne se produisaient que par hasard. On peut se représenter cela comme une corde : Si on la coupe à plusieurs endroits en même temps, elle devient instable et se rompt. C'est exactement ce qui se passe avec les chromosomes lorsque de nombreuses coupures sont effectuées en même temps.
Dans certains cas, cette méthode a même entraîné la perte de chromosomes entiers. "Si trop de ruptures se produisent, la cellule ne peut plus réparer le chromosome et celui-ci est complètement perdu", explique le professeur Andreas Houben, directeur du groupe de travail IPK "Structure chromosomique et fonction chromosomique".
Inversement, des processus de réparation défectueux peuvent aussi conduire à la formation de nouvelles formes de chromosomes, appelés isochromosomes. "De nombreuses coupures entraînent un réassemblage des chromosomes. Des structures entièrement nouvelles peuvent alors apparaître". La méthode n'a donc pas seulement le potentiel de détruire, mais peut aussi créer de nouvelles variantes génétiques. Ces nouvelles variantes peuvent servir de base à la création de nouvelles variétés de blé dotées de nouvelles propriétés souhaitées.
L'étude montre qu'il est possible de modifier le patrimoine génétique des plantes de manière beaucoup plus ciblée qu'on ne le pensait jusqu'à présent. Il est particulièrement passionnant de constater que c'est justement l'ADN satellite - longtemps considéré comme un simple "ballast génétique" - qui joue un rôle clé et que ces zones constituent d'excellents "points d'ancrage" pour les outils de sélection modernes. Il devient ainsi possible de travailler efficacement sur la structure et le nombre de chromosomes de plantes utiles aux génomes gigantesques. C'est la méthode clé qui permettra à l'avenir de transférer de manière ciblée des caractéristiques souhaitées de parents sauvages dans notre blé moderne", expliquent les scientifiques de l'IPK.
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