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Dans une étude dirigée par l’université de Bristol, des scientifiques ont montré comment exploiter simultanément plusieurs formes de régulation dans les cellules vivantes, pour contrôler l’expression des gènes et ouvrir de nouvelles voies pour améliorer les biotechnologies.

Contrôler l’expression des gènes 

Les microbes modifiés sont de plus en plus utilisés pour permettre la production durable et propre de produits chimiques, de médicaments et bien plus encore. Pour que cela soit possible, les bio-ingénieurs doivent contrôler quand des ensembles spécifiques de gènes sont activés et désactivés afin de permettre une régulation minutieuse des processus biochimiques impliqués.
Veronica Greco, auteure principale et doctorante a déclaré : « bien que l’activation ou la désactivation d’un gène semble simple, obtenir qu’une cellule vivante le fasse sur commande est un véritable défi. Chaque cellule est légèrement différente, et les processus impliqués ne sont pas fiables à 100 %. »
Pour résoudre ce problème, l’équipe s’est inspirée de la nature où les événements-clés sont souvent contrôlés par plusieurs processus simultanément. Veronica Greco ajoute : « si vous observez un Vénus attrape-mouche, vous constatez que le piège ne se ferme que lorsque plusieurs poils sont déclenchés ensemble. Cela permet de réduire le risque qu’un piège se ferme par accident. Nous voulions faire quelque chose de similaire en contrôlant l’expression d’un gène à l’intérieur d’une cellule, en ajoutant plusieurs niveaux de régulation, pour s’assurer qu’il ne se déclenche que lorsque nous le voulons. »

La transcription et la traduction

La professeure Claire Grierson, coauteure a ajouté : « ce qui était merveilleux dans ce projet, c’est qu’il a réussi à exploiter deux des processus fondamentaux présents dans chaque cellule et qui sous-tendent toute la vie : la transcription et la traduction. » L’équipe a montré qu’en utilisant ce type de régulation à plusieurs niveaux, elle pouvait créer des commutateurs d’expression génétique parmi les plus performants construits à ce jour.
De plus, en collaboration avec le Dr Amir Pandi et le professeur Tobias Erb de l’Institut Max Planck de microbiologie terrestre de Bristol, l’équipe a pu aller un peu plus loin. Elle a démontré que même lorsqu’ils sont utilisés en dehors des cellules vivantes, ces systèmes à plusieurs niveaux offrent un contrôle de l’expression génétique parmi les plus rigoureux jamais observés.

Pour les biotechnologies de demain

Le Dr Thomas Gorochowski, auteur principal a déclaré : « lorsque nous concevons des microbes, nous essayons souvent de simplifier nos systèmes autant que possible, en pensant que nous aurons un meilleur contrôle sur ce qui se passe. Mais ce que nous avons montré, c’est que le fait d’embrasser une partie de la complexité naturelle à la biologie pourrait être la clé pour libérer pleinement son potentiel, pour les biotechnologies de haute précision de demain. »
Cette recherche a été publiée dans Nature Communications.
Source : University of Bristol
Crédit photo : Pixabay