levue

La levure intéresse depuis très longtemps les scientifiques. Par exemple c’est grâce aux travaux de Louis Pasteur sur la fermentation, que la théorie microbienne des maladies contagieuses s’est développé. Nous retrouvons les levures également dans plusieurs domaines, comme l’agroalimentaire, les arômes et la santé. C’est d’ailleurs grâce aux levures si nous avons d’excellentes bières.

Pour toutes ces raisons, un consortium mondial de scientifiques est sur le point de créer un génome synthétique pour la levure Saccharomyces cerevisiae – le premier génome synthétique pour un membre du groupe d’organismes connus sous le nom d’eucaryotes, qui comprend des plantes, des animaux et des champignons. Des séquences d’ADN qui font partie d’un système connu sous le nom de réarrangement et modification de chromosomes synthétiques par l’évolution à médiation par LoxP (SCRaMbLE) sont incorporées dans le génome de S. cerevisiae.

Une réorganisation du génome

Ce système permet de déclencher à la demande une vaste réorganisation du génome, en générant des variantes Sc2.0 qui ont des caractéristiques génétiques et des compositions diverses. Sc2.0 est donc une plate-forme polyvalente qui peut être facilement modifiée et développée pour produire des levures qui ont des fonctions spécifiques. Une collection de sept articles publiés dans Nature Communications, a démontré l’immense potentiel de Sc2.0 pour l’ingénierie et la compréhension de la levure.

Pour activer « SCRaMbLE », une séquence d’ADN palindromique appelée loxPsym est insérée après chaque gène non essentiel dans le génome synthétique. En présence de l’enzyme Cre recombinase, les sites loxPsym subissent une recombinaison les uns avec les autres – c’est-à-dire que les séquences loxPsym se brisent au milieu, et les extrémités brisées peuvent alors se joindre à toutes les autres extrémités loxPsym disponibles. Ce processus entraîne la suppression, l’inversion, la relocalisation et la duplication aléatoires des gènes.

Dans la conception originale du système « SCRaMbLE », Cre recombinase a été produite seulement une fois pendant la vie d’une cellule, et a été fusionnée à un domaine protéique qui lie les molécules d’œstradiol – qui a permis à l’enzyme d’être activée en ajoutant l’œstradiol au milieu de croissance de la levure, fournissant un interrupteur marche-arrêt pour le réarrangement du génome. Cependant, un réarrangement du génome «de fond» s’est produit même sans activation de l’œstradiol. Cette version de « SCRaMbLE » était fonctionnelle, mais quatre des nouveaux articles rapportent maintenant des améliorations au système.

Un outil d’ingénierie

Néanmoins, les systèmes « SCRaMbLE » en sont encore à leurs balbutiements. D’autres améliorations sont nécessaires, ainsi que des outils qui maximisent le potentiel des techniques basées sur « SCRaMbLE ». Par exemple, le criblage de levures modifiées par « SCRaMbLE » a généralement reposé sur des indices visibles, tels que le taux de croissance et la couleur (le β-carotène et la violaceine sont des pigments qui colorent les cellules de levure).

Le rapporteur de Luo et ses collègues offre un nouvel outil de dépistage utile, mais des méthodes à haut débit sont également nécessaires pour identifier les souches de levure qui produisent de grandes quantités de produits chimiques. Fondamentalement, la caractérisation des réarrangements génétiques repose fortement sur le séquençage du génome entier.

Le développement de techniques de séquençage plus efficaces et moins coûteuses permettrait de séquencer plus de souches qu’il n’est actuellement possible de le faire, afin d’élaborer et d’étudier les changements dans le génome. Compte tenu des premiers résultats prometteurs et de la synergie entre les membres du consortium Sc2.0, l’établissement de « SCRaMbLE » en tant qu’outil de base pour la levure d’ingénierie est très attendu.

Une polyvalence inestimable

En résumé, l’ingénierie permettrait de produire des levures dotées de fonctionnalités encore inexistantes dans plusieurs domaines, et « SCRaMbLE » fait partie de cette avancée technologique, qui à long terme, pourrait s’avérer inestimable, car grâce à sa polyvalence, les levures synthétiques ouvrent la voie à une multitude d’applications potentiellement utilisable pour l’être humain et les industries.

Source : Nature