Les chromosomes concepteurs indiquent de nouvelles formes de vie synthétiques

Les scientifiques tentent de créer des cellules de levure, illustrées ci-dessus, avec de l'ADN entièrement artificiel.

Une équipe internationale de scientifiques se rapproche de son objectif de remplacer tout le matériel génétique d'une cellule de levure par de l'ADN de créateur imprimé en laboratoire. L'effort visant à doter la levure de boulanger de chromosomes artificiels marque un pas vers ce que les biologistes considèrent comme une technologie permettant d'imprimer des formes de vie améliorées ou entièrement nouvelles en laboratoire.

Le projet, baptisé Synthetic Yeast 2.0, ou Sc2.0 en bref, implique environ 200 scientifiques dans 10 universités. Comme indiqué aujourd'hui dans La science , ils ont minutieusement remplacé cinq des 16 chromosomes de la levure par des copies artificielles, qui avaient été conçues avec des modifications qui pourraient les rendre plus adaptées à la production de médicaments ou de biocarburants.

Ce que nous faisons, c'est essentiellement accélérer l'évolution, déclare Jef Boeke du Langone Medical Center de l'Université de New York, qui a dirigé le projet en cours.

Combinées au premier chromosome synthétique de levure, précédemment créé par la même équipe, les structures constituent plus du tiers du génome de la levure.

Les travaux s'appuient sur la technologie de fabrication de brins d'ADN en laboratoire. Boeke a déclaré que son équipe avait acheté de l'ADN auprès de fournisseurs commerciaux, dépensant environ 10 cents pour chaque lettre d'ADN. À ce rythme, il en coûterait environ 1,25 million de dollars pour couvrir le génome complet de la levure, mais le coût total de l'effort, y compris la main-d'œuvre, est beaucoup plus élevé.

Le projet de levure synthétique est la base d'un effort beaucoup plus ambitieux appelé Projet Génome-Écrire , dont Boeke fait également partie. Il vise à créer un génome végétal ou animal entièrement synthétique, éventuellement celui d'un humain, bien qu'il n'ait pas encore obtenu les financements nécessaires. L'année dernière, ces plans ont provoqué de vives critiques de la part d'autres scientifiques, qui ont déclaré qu'une telle entreprise était irréaliste, soulèverait des questions éthiques sur les concepteurs humains et n'avait pas été pleinement réfléchie.

L'effort pour créer des formes de vie synthétiques s'appuie sur des idées démontrées pour la première fois en 2010 par des chercheurs du Institut J. Craig Venter à Rockville, Maryland, qui a remplacé le génome d'une bactérie appelée Mycoplasme mycoides avec une copie qu'ils ont construite en laboratoire.

Mais la levure représente un défi plus difficile. Les organismes unicellulaires contiennent beaucoup plus d'ADN que les bactéries, et il est tordu en chromosomes, chacun contenant plusieurs centaines à des milliers de gènes. Les chefs de file de l'effort, dont Boeke et Joel Bader de l'Université Johns Hopkins, estiment que d'ici deux ans, ils remplaceront les 16 chromosomes de la levure par des copies artificielles et créeront également un 17e chromosome supplémentaire.

Pour créer les chromosomes artificiels, les scientifiques de Sc2.0 ont procédé par étapes, en remplaçant progressivement des morceaux de matériel génétique par des brins d'ADN synthétisés par machine, puis en vérifiant si la levure reste saine. Leur travail, y compris leurs efforts pour déboguer les chromosomes reconstruits, est décrit aujourd'hui dans sept articles de recherche .

Bien que Boeke et son équipe aient principalement copié la séquence d'ADN déjà présente dans la levure, ils l'ont également modifiée de plusieurs manières, notamment en supprimant les gènes inutiles qui n'ont aucune fonction apparente et en transférant de grandes étendues d'ADN d'un chromosome à un autre. Étonnamment, la levure a continué à pousser normalement, même après des changements importants. Les scientifiques ont également ajouté des portes dérobées génétiques pour créer une levure qui sera plus facile à manipuler à l'avenir.

Daniel Gibson, scientifique chez Synthetic Genomics à La Jolla, en Californie, estime que les techniques utilisées par l'équipe de levure ne sont pas encore suffisamment avancées pour construire un génome humain artificiel. D'une part, l'ADN nécessaire coûterait environ 300 millions de dollars, selon certaines estimations. Il a également minimisé les préoccupations concernant les effets environnementaux potentiels des organismes créés par l'homme. Pour l'instant, dit Gibson, le but de ces organismes est qu'ils soient cultivés dans un environnement de laboratoire.

Un jour, cependant, les chromosomes humains de créateurs pourraient jouer un rôle dans les traitements géniques avancés, selon certains chercheurs. Actuellement, les thérapies géniques consistent généralement à remplacer un seul gène dans le corps d'une personne. Mais les scientifiques pensent qu'un petit chromosome artificiel pourrait être utilisé pour remplacer des réseaux entiers de gènes défectueux.

Pamela Silver, bio-ingénieure à Harvard dont le laboratoire cherche à construire un chromosome humain artificiel, dit qu'elle espère que les scientifiques pourront un jour concevoir et construire facilement des chromosomes sans avoir besoin d'une énorme équipe de chercheurs.

Mais ce jour reste loin, dit-elle : Indépendamment de ce que vous allez synthétiser, vous allez avoir besoin d'un saut technologique pour le rendre plus rapide et meilleur que ce qu'il est aujourd'hui.

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