Dessin humoristique de CRISPR chez les cafards. Crédit : Shirai et al./Cell Reports Methods
Selon un article publié dans le journal Cell Reports Methods par Cell Press le 16 maith2022, des chercheurs ont mis au point une technique CRISPR-Cas9 pour permettre l’édition de gènes chez les cafards. La procédure CRISPR “parentale directe” (DIPA-CRISPR), simple et efficace, consiste à injecter des matériaux dans les femelles adultes où les œufs se développent plutôt que dans les embryons eux-mêmes.
“Dans un sens, les chercheurs sur les insectes ont été libérés du désagrément des injections dans les œufs”, explique l’auteur principal de l’étude, Takaaki Daimon, de l’Université de Kyoto. “Nous pouvons désormais modifier les génomes des insectes plus librement et à volonté. En principe, cette méthode devrait fonctionner pour plus de 90% des espèces d’insectes.”
“En améliorant la méthode DIPA-CRISPR et en la rendant encore plus efficace et polyvalente, nous pourrions être en mesure de permettre l’édition du génome de la quasi-totalité des plus de 1,5 million d’espèces d’insectes, ouvrant ainsi la voie à un avenir dans lequel nous pourrons utiliser pleinement les étonnantes fonctions biologiques des insectes.” – Takaaki Daimon
Les approches actuelles pour l’édition de gènes d’insectes nécessitent généralement la micro-injection de matériaux dans des embryons précoces, ce qui limite fortement son application à de nombreuses espèces. Par exemple, les études antérieures n’ont pas permis de manipuler génétiquement les blattes en raison de leur système de reproduction unique. En outre, l’édition de gènes d’insectes nécessite souvent un équipement coûteux, une configuration expérimentale spécifique pour chaque espèce et un personnel de laboratoire hautement qualifié. “Ces problèmes liés aux méthodes conventionnelles ont gêné les chercheurs qui souhaitaient réaliser l’édition du génome sur une grande variété d’espèces d’insectes”, explique M. Daimon.
Pour surmonter ces limitations, Daimon et ses collaborateurs ont injecté des ribonucléoprotéines (RNP) Cas9 dans la cavité corporelle principale de blattes femelles adultes afin d’introduire des mutations héréditaires dans les ovules en développement. Les résultats ont montré que l’efficacité de l’édition génétique – la proportion d’individus édités par rapport au nombre total d’individus éclos – pouvait atteindre 22 %. Chez le coléoptère de la farine rouge, le DIPA-CRISPR a atteint une efficacité de plus de 50 %. De plus, les chercheurs ont généré des coléoptères knock-in en co-injectant des oligonucléotides simple brin et des RNP Cas9, mais l’efficacité est faible et doit être améliorée.
L’application réussie de DIPA-CRISPR chez deux espèces éloignées sur le plan de l’évolution démontre son potentiel d’utilisation à grande échelle. Mais l’approche n’est pas directement applicable à toutes les espèces d’insectes, y compris les mouches à fruits. En outre, les expériences ont montré que le paramètre le plus critique pour le succès est le stade des femelles adultes injectées. Par conséquent, le DIPA-CRISPR nécessite une bonne connaissance du développement des ovaires. Cela peut être un défi chez certaines espèces, étant donné la diversité des histoires de vie et des stratégies de reproduction chez les insectes.
Malgré ces limitations, DIPA-CRISPR est accessible, très pratique et pourrait être facilement mis en œuvre dans les laboratoires, étendant l’application de l’édition de gènes à une grande diversité d’espèces d’insectes modèles et non modèles. La technique nécessite un équipement minimal pour l’injection dans l’adulte, et seulement deux composants – la protéine Cas9 et l’ARN à guide unique RNA—greatly simplifying procedures for gene editing. Moreover, commercially available, standard Cas9 can be used for adult injection, eliminating the need for time-consuming custom engineering of the protein.
“By improving the DIPA-CRISPR method and making it even more efficient and versatile, we may be able to enable genome editing in almost all of the more than 1.5 million species of insects, opening up a future in which we can fully utilize the amazing biological functions of insects,” Daimon says. “In principle, it may be also possible that other arthropods could be genome edited using a similar approach. These include agricultural and medical pests such as mites and ticks, and important fishery resources such as shrimp and crabs.”
Reference: “DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing” by Yu Shirai, Maria-Dolors Piulachs, Xavier Belles and Takaaki Daimon, 16 May 2022, Cell Reports Methods.
DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100215
This work was supported by funding from JSPS KAKENHI, JSPS Open Partnership Joint Research Projects, Spanish Ministry of Innovation and Competitiveness, and CSIC-Spain, and in part by Cabinet Office, Government of Japan, Cross-ministerial Moonshot Agriculture, Forestry and Fisheries Research and Development Program.
