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Des scientifiques de l’Université de Californie à Berkeley ont utilisé l’outil d’édition de gènes CRISPR pour donner aux mouches des fruits un avantage évolutif qu’elles n’ont jamais eu auparavant. En n’ajoutant que trois petits changements à un seul gène, l’équipe a donné à ces mouches la capacité de manger du poison et de le stocker dans leur corps, se protégeant ainsi des prédateurs.

Des mouches modifiées avec CRISPR peuvent manger des toxines

L’asclépiade est une plante commune qui est toxique pour la plupart des animaux et des insectes, mais le papillon monarque va à l’encontre des défenses de cette plante. L’insecte a développé la capacité non seulement de se développer sur cette plante toxique, mais aussi de la transformer à son propre avantage. Il emmagasine les toxines dans son corps, ce qui le rend toxique pour tous les prédateurs qui pourraient essayer de le manger.
Et maintenant, des chercheurs de l’UC Berkeley ont donné aux mouches des fruits cette capacité pour la première fois. L’outil CRISPR a été utilisé pour modifier les gènes d’insectes, de mammifères et même d’humains, mais l’équipe affirme que c’est la première fois qu’un organisme multicellulaire est modifié pour lui conférer de nouveaux comportements et adaptations à son environnement. Dans ce cas, cela signifie un nouveau régime alimentaire et un nouveau mécanisme de défense contre les prédateurs.

Ils ont examiné les gènes des papillons monarque 

Les chercheurs ont d’abord examiné les gènes des papillons monarque qui leur permettent de manger de l’asclépiade, puis ont essayé de recréer ces mutations chez les mouches. Ils ont découvert qu’un seul gène était responsable de cette capacité, et ils n’ont eu qu’à substituer trois nucléotides dans ce gène pour donner aux mouches la même capacité.
Les asticots des mouches des fruits édités ont pu se développer grâce à un régime d’asclépiades, stockant ces toxines dans leur corps, et cette capacité a été conservée après qu’ils soient devenus des mouches adultes. La mutation a permis aux insectes d’être 1 000 fois moins sensibles à la toxine de l’asclépiade que les mouches des fruits sauvages.

L’équipe a créé des ces super-mouches

« Tout ce que nous avons fait, c’est changer trois sites, et nous avons créé ces super-mouches », dit Noah Whiteman, auteur principal de l’étude. « Mais pour moi, le plus étonnant, c’est que nous avons pu tester des hypothèses d’évolution d’une manière qui n’a jamais été possible de faire en dehors des lignées cellulaires. Il aurait été difficile de le découvrir sans la capacité de créer ces mutations avec CRISPR. »
Le gène au centre de cette étude construit les pompes à sodium dans ces mouches, une partie vitale de la cellule qui maintient le bon équilibre des ions sodium. La toxine de l’asclépiade peut bloquer ce mécanisme aux conséquences mortelles, mais le papillon monarque et maintenant les mouches des fruits ont des mutations qui lui permettent de contourner ce problème.
Il est intéressant de noter que les trois mutations doivent se produire dans un certain ordre pour qu’elles puissent fonctionner. L’équipe a découvert que deux des mutations ont donné aux insectes une forte résistance au poison, mais ont aussi sérieusement affecté leur système nerveux. La troisième mutation a annulé ces effets négatifs, ne laissant que la résistance aux toxines.

L’outil CRISPR devient un moyen d’orienter l’évolution

Cette étude a d’importantes implications non seulement pour notre compréhension du fonctionnement de l’évolution, mais aussi pour la possibilité d’utilisation cet outil d’édition génétique CRISPR comme moyen d’orienter l’évolution en donnant de nouvelles capacités et des nouveaux comportements.
Cette recherche a été publiée dans Nature.
Source :  UC Berkeley
Crédit photo : Pixabay

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Des scientifiques de l'Université de Californie à Berkeley ont utilisé l'outil d'édition de gènes CRISPR pour donner aux mouches des fruits un avantage évolutif qu'elles n'ont jamais eu auparavant. En n'ajoutant que trois petits changements à un seul gène, l'équipe a donné à ces mouches la capacité de manger...