Changer le nombre de chromosomes d’un animal pourrait prendre des millions de générations pour se produire dans la nature au cours de l’évolution – et maintenant, les scientifiques ont été capables de faire ces mêmes changements chez des souris de laboratoire en un clin d’œil.
La nouvelle méthode utilisant Cellules souches L’édition de gènes est une réalisation majeure, et l’équipe espère qu’elle en révélera plus sur la façon dont les réarrangements chromosomiques affectent la façon dont les animaux se développent au fil du temps.
C’est dans les chromosomes – les chaînes de protéines et d’ADN à l’intérieur des cellules – que nous trouvons nos gènes, hérités de nos parents et mélangés pour faire de nous ce que nous sommes.
Pour les mammifères comme les souris et nous, les humains, les chromosomes viennent généralement par paires. Il existe des exceptions, comme dans le cas des cellules germinales.
Habituellement, les cellules souches embryonnaires non fécondées sont le meilleur endroit pour commencer à falsifier l’ADN. Cependant, l’absence de cet ensemble supplémentaire de chromosomes fournis par le spermatozoïde prive les cellules d’une étape importante dans la négociation des gènes avec lesquels les chromosomes seront marqués comme actifs pour la tâche de construction du corps.
Ce processus – appelé empreinte – a été une pierre d’achoppement pour les ingénieurs désireux de restructurer de grandes parties du génome.
« L’empreinte génomique est souvent perdue, ce qui signifie que les informations sur les gènes qui devraient être actifs sont perdues dans les cellules souches embryonnaires haploïdes, ce qui limite la pluripotence et le génie génétique », Dit Biologiste Li-Bin Wang de l’Académie chinoise des sciences.
« Nous avons récemment découvert qu’en supprimant trois régions imprimées, nous pouvons créer un motif d’empreinte cohérent, semblable à celui du sperme, dans les cellules. »
Sans ces trois régions normalement imprimées, la fusion permanente des chromosomes aurait été possible. Dans leurs expériences, les chercheurs ont combiné deux chromosomes de taille moyenne (4 et 5) et deux plus gros chromosomes (1 et 2) dans deux directions différentes, ce qui a donné trois arrangements différents.
La fusion des chromosomes 4 et 5 a été la plus réussie en termes de transmission du code génétique à la progéniture de souris, bien que la reproduction ait été plus lente que d’habitude.
L’une des première et deuxième fusions n’a pas produit de progéniture de souris, tandis que l’autre a produit des progénitures de souris plus lentes, plus grosses et plus anxieuses que celles produites par la fusion des chromosomes 4 et 5.
Selon les chercheurs, la diminution de la fertilité est due à la façon dont les chromosomes se séparent après l’alignement, ce qui ne se produit pas de manière naturelle. Il montre que le réarrangement chromosomique est critique isolement reproductif Une partie essentielle de la capacité d’une espèce à évoluer et à rester séparée.
« La souris de laboratoire a conservé le caryotype standard à 40 chromosomes – ou l’image complète des chromosomes d’un organisme – après plus de 100 ans d’élevage artificiel », Dit Biologiste Zhi-Kun Li, également de l’Académie chinoise des sciences.
« Cependant, sur de plus longues périodes, les changements de caryotype dus aux réarrangements chromosomiques sont courants. Les rongeurs ont 3,2 à 3,5 réarrangements par million d’années, tandis que les primates en ont 1,6. »
Pour mettre cela en contexte, de rares sauts dans les réarrangements chromosomiques ont aidé à orienter les voies évolutives de nos ancêtres. Les chromosomes qui restent séparés chez les gorilles, par exemple, sont combinés en un seul dans notre génome humain.
Ces types de changements peuvent se produire une fois tous les quelques centaines de milliers d’années. Bien que les modifications génétiques apportées ici dans le laboratoire aient été à une échelle relativement petite, les preuves suggèrent qu’elles pourraient avoir des effets dramatiques sur les animaux impliqués.
Il n’en est qu’à ses balbutiements – et c’est un début scientifique après tout – mais il pourrait alors y avoir une opportunité de corriger les chromosomes mal alignés ou malformés dans les lignées humaines. Nous savons que chez les individus, la fusion chromosomique et les translocations peuvent entraîner des problèmes de santé, notamment la leucémie infantile.
« Nous avons démontré expérimentalement qu’un événement de réarrangement chromosomique est la force motrice de l’évolution des espèces et est important pour l’isolement reproductif, fournissant une voie potentielle pour l’ingénierie à grande échelle de l’ADN des mammifères », Dit Mien.
La recherche a été publiée dans les sciences.
