Valve d’ADN contrôlant les processus moléculaires le long de l’ADN. Crédit : Thomas Gorochowski
Les scientifiques du Université de Bristol ont mis au point de nouvelles parties biologiques capables de façonner le flux des processus cellulaires le long de .ADN.
Le travail, maintenant publié dans le journal Nature Communicationsoffre une nouvelle perspective sur la manière dont l’information est codée dans l’ADN et de nouveaux outils pour la mise en place de biotechnologies durables.
Bien qu’ils soient invisibles à l’œil nu, les micro-organismes sont indispensables à notre survie. Ils fonctionnent grâce à l’ADN, souvent appelé le code de la vie. L’ADN code de nombreux outils qui pourraient nous être utiles, mais nous ne savons pas encore comment interpréter les séquences d’ADN.
Matthew Tarnowski, premier auteur et doctorant à l’école des sciences biologiques de Bristol, a déclaré : “La compréhension du monde microbien est délicate. Si la lecture de l’ADN d’un microbe à l’aide d’un séquenceur nous donne une fenêtre sur le code sous-jacent, il faut encore lire un grand nombre de séquences d’ADN différentes pour comprendre comment il fonctionne réellement. C’est un peu comme essayer d’apprendre une nouvelle langue, mais à partir de quelques petits fragments de texte seulement.”
Pour s’attaquer à ce problème, l’équipe de Bristol s’est concentrée sur la manière dont les informations codées dans l’ADN sont lues, et plus précisément, sur la manière dont le flux des processus cellulaires le long de l’ADN est contrôlé. Ces flux d’informations biologiques orchestrent bon nombre des fonctions essentielles d’une cellule et la capacité de les façonner offrirait un moyen de guider les comportements cellulaires.
S’inspirant de la nature, où l’on sait que les flux sur l’ADN sont souvent complexes et entrelacés, l’équipe s’est concentrée sur la façon dont ces flux pourraient être régulés en créant des “valves” pour régler le flux d’une région de l’ADN à une autre.
Le Dr Thomas Gorochowski, auteur principal et chercheur universitaire de la Royal Society à l’Université de Bristol, a déclaré : “Semblables à une vanne qui contrôle le débit d’un liquide dans un tuyau, ces vannes façonnent le flux des processus moléculaires le long de l’ADN. Ces flux permettent aux cellules de donner un sens aux informations stockées dans leurs génomes et la possibilité de les contrôler nous permet de reprogrammer leurs comportements de manière utile.”
La conception de nouvelles pièces biologiques peut généralement prendre énormément de temps. Pour contourner ce problème, l’équipe a employé des méthodes permettant l’assemblage rapide de nombreuses parties d’ADN en parallèle et une technologie de séquençage basée sur des “nanopores” qui leur a permis de mesurer simultanément le fonctionnement de chaque partie.
Le Dr Gorochowski a ajouté : “L’exploitation des caractéristiques uniques du séquençage des nanopores était l’étape nécessaire pour débloquer notre capacité à concevoir efficacement les valves biologiques. Au lieu de construire et de tester séparément deux valves à la fois, nous avons pu en assembler et en tester des milliers dans un pool mixte, ce qui nous a permis de démonter leurs règles de conception et de mieux comprendre leur fonctionnement.”
Les auteurs poursuivent en montrant comment les valves peuvent être utilisées pour réguler d’autres composants biologiques dans la cellule, ouvrant ainsi la voie au futur contrôle simultané de nombreux gènes et à l’édition complexe des génomes.
Pour l’avenir, l’équipe étudie actuellement comment cette technologie pourrait être utilisée de manière responsable. Le Dr Mario Pansera, chercheur distingué du Post-Growth Innovation Lab de l’Université de Vigo, en Espagne, a déclaré : “Maintenant qu’ils ont créé ces outils, une grande question est de savoir comment les utiliser de manière responsable et équitable dans le monde réel. L’entrepreneuriat post-croissance offre des approches utiles pour imaginer des moyens plus délibératifs et inclusifs de mettre cette technologie au service des gens.”
Référence : “Caractérisation massivement parallèle d’isoformes de transcription fabriquées à l’aide de la technologie directe”. ARN sequencing” par Matthew J. Tarnowski et Thomas E. Gorochowski, 21 janvier 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-28074-5
Ce travail a été financé par la Royal Society, le BBSRC/EPSRC Bristol Centre for Synthetic Biology (BrisSynBio) et le EPSRC/BBSRC Synthetic Biology Centre for Doctoral Training (SynBioCDT) avec le soutien du Bristol BioDesign Institute (BBI).
