Modifier le génome avec CRISPR/Cas9 [Vidéo]

Une petite vidéo sur ce sujet qu’il me parait indispensable de faire connaitre au plus grand nombre…

Pour une fois, vous remarquerez que ça n’est pas un sujet que j’avais déjà traité sur le blog !

Je n’ai pas beaucoup de compléments à ajouter à la vidéo, à part un truc un peu étonnant que j’ai compris sur le tard, c’est que les palindromes…n’en sont pas ! Il m’a fallu retourner à la toute première publication de 1987 (voir [1]) pour m’en rendre compte, mais si j’ai bien compris on parle de séquence ayant en fait une symétrie « dyadique », c’est-à-dire que quand on les lit à l’envers, on retrouve ne retrouve pas les mêmes bases mais leurs complémentaires.

Par exemple puisque A et T sont complémentaires ainsi que C et G, la séquence

AGGCGCCT

possède une symétrie dyadique : les 4 premières bases (AGGC) sont complémentaires des 4 dernières lues à l’envers (TCCG). Comme les deux séquences sont complémentaires, leurs transcriptions ARN peuvent s’apparier pour former une sorte d’épingle à cheveux.

Mais ça n’est pas tout, on peut entre les deux séquences insérer des bases supplémentaires quelconques.

Illustration ci-dessous extraite de la publication fondatrice de 1987, voir les séquences soulignées :

Capture d’écran 2015-10-30 à 12.39.44

Du coup après transcription en ARN, quand l’épingle à cheveux se forme, il y a une petite boucle qui correspond à ces quelques bases intermédiaires. Exemple ci-dessous (merci Wikipédia)

Stem-loop.svg

Et visiblement cette structure particulière joue un rôle clé dans le mécanisme CRISPR/Cas. (Encore que ce ne soit pas le cas forcément avec Cas9, qui fonctionne selon le mécanisme « Type 2 » ci-dessous (source), mais on touche un peu les limites de ma compréhension du sujet.)

The_Stages_of_CRISPR_immunity.svg

[1] Ishino, Yoshizumi, et al. « Nucleotide sequence of the iap gene, responsible for alkaline phosphatase isozyme conversion in Escherichia coli, and identification of the gene product. » Journal of bacteriology 169.12 (1987): 5429-5433.

 

19 réflexions sur “Modifier le génome avec CRISPR/Cas9 [Vidéo]

  1. Salut David, j’avais juste une question à propos de la vidéo.
    Pourquoi Cas cible et coupe le bout d’ADN correspondant à son segment d’ARN CRISPR uniquement dans le virus, et non pas dans l’ADN de la bactérie? Il me semble qu’il s’agit du même segment, il y a donc probablement un mécanisme sous jacent, mais je ne vois pas lequel!

    • Bonne question !
      Une chose que j’ai cachée sous le tapis, c’est que Cas9 ne va couper que si elle reconnait une séquence ADN complémentaire son sgARN, ET si elle reconnait une petite séquence promotrice appelée PAM, que les virus possèdent mais qui se trouve absent de l’ADN des secteurs « CRISPR ».

      • « ET si elle reconnait une petite séquence promotrice appelée PAM, que les virus possèdent » Dans ce cas la, comment on fait pour que Cas9 coupe l’ADN humain ? Car à moins que je sache, on ne possède pas de séquence promotrice PAM (peut etre au niveau des rétrovirus mais j’en suis pas sur)

      • Réponse à Ugur : La séquence PAM est une petite séquence de 3bp NGG (N, c’est à dire n’importe laquelle des 4 bases : A, T, G ou C). Autant dire que trouver une séquence NGG dans le génome n’est pas la chose la plus difficile. De plus, il faut bien comprendre qu’il y a des différences entre la Cas9 naturelle de la bactérie, et la technologie CRISPR/Cas9. La plupart du temps, il s’agit de protéine modifiée et adaptée à la technologie.

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  4. Super vidéo, comme d’habitude 🙂 Et tu t’en sors plutôt bien, expliquer le système CRISPR/Cas9, c’est pas de la tarte !

    Je tiens juste à préciser que la technologie CRISPR/Cas9 est effectivement attendue comme étant la nouvelle grande révolution en biologie moléculaire (la dernière étant la PCR, je te laisserai faire une vidéo là-dessus si le coeur t’en dit ^^), mais justement parce que son application est bien plus large que simplement modifier l’ADN.

    Comme tu le dis si bien, finalement, on sait déjà modifier l’ADN. Simplifier la technique n’est pas, à mon sens, la vraie révolution. Par contre, avec le ciblage génétique, on peut, de manière très précise, apporter un activateur, ou un répresseur, sur un promoteur précis (il est relativement aisé aujourd’hui de remplacer/fusionner la Cas9 avec un domaine activateur ou répresseur). Mieux, on peut étudier les mécanismes épigénétique en apportant, sur des régions très précises, des enzymes qui auront la capacité de fermer ou d’ouvrir la chromatine en modifiant chimiquement les histones (et regarder, par la suite, les effets de ses changements à une échelle locale, mais aussi à l’échelle phénotypique). En clair, il ne s’agit pas que de simplifier les techniques de modifications génétiques, il s’agit de révolutionner les approches biotechnologiques en général, sur tous les domaines possibles !

    J’ai même un collègue qui a un papier en révision dans son labo : ils utilisent CRISPR pour déterminer les modifications post-traductionnelles des protéines. Alors, comment ? C’est encore un mystère pour moi, j’attends le papier…

    Bref, la révolution qu’on attend de CRISPR, c’est une vraie révolution dans la manière d’aborder les questions scientifiques et de disposer d’un outil redoutable pour y répondre !

  5. Petite précision sur la structure en épingle à cheveux, puisqu’on touche aux limites. Cette structure est en quelque sorte la « selle » sur laquelle la Cas peut « s’assoir ». Il faut bien voir qu’au bout de l’ARN guide (simple brin), il y a cette structure en épingle à cheveux (double brin), qui va permettre le recrutement de la Cas9. Qui dit double brin, dit hélicoïdale, il ne s’agit pas d’une jolie petite échelle toute droite : on est en 3D, et cette hélice, avec sa boucle, peuvent être reconnues spécifiquement par des protéines (dont Cas9 dans ce cas précis).

    Ce genre de structures secondaires propres aux ARN (cela peut être plus complexe qu’une simple épingle à cheveux, imaginez tout un réseau d’épingle) est à l’origine des ribo-protéines (les ribosomes par exemple). En effet, ceux sont très souvent sur les structures secondaires que les protéines vont s’assembler (sauf cas très particuliers des facteurs trans capables de reconnaître les séquences cis). C’est aussi ce qui confère, dans certains cas, des propriétés enzymatiques à l’ARN (les ribozymes)…

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  10. Je suis étonné de voir la posture concernant CRISPRcas9…le débat bifurque très (trop) rapidement (excès de zèle intellectuelle) vers la modification du génome humain…alors que CRISPRcas9 c’est juste potentiellement la mort du Sida, du cancer et d’autres virus sans avoir besoin de modifier le génome humain mais juste en allant détruire le génome des virus ou des cellules infestées. je comprends la portée concernant la manipulation du génome et des débats fort logique qu’il peut importer.
    Mais voilà qu’est-ce que CRISPcas9 finalement à très court-terme?…C’est juste quasiment la fin de la médecine par la chimie (trithérapie,etc)…pour être simple le CRISPcas9 (industrie technologique) va mettre au musée une grande partie de la recherche de l’industrie pharmaceutique basé sur des molécules.

    Je trouve qu’il est urgent de mettre en avant d’abord ce point et profiter de cela pour prendre le temps de dialoguer, disserter, etc sur son utilisation plus éthique quand à son impacte sur un homme modifié et ses possible dérives eugénistes…voir même concernant l’immortalité.

    CRISPcas9 = cancer game over, sida game over…c’est assez limpide.

    Faire des Brad Pitt ou Christiano Ronaldo à la chaine c’est un autre débat.

    • Je suis assez d’accord avec toi, Jaminho, sur la tournure du débat. Mais j’aimerais bien modérer tes propos. Avec CRISPR, on est encore à des lieux de dire Cancer Game Over ou SIDA Game Over ! N’oublions pas que c’est un outil biotechnologique en développement, que tout ses potentiels (et éventuels vices cachés) ne sont pas encore tous explorés. Entre ce que l’on peut faire en théorie, et ce que l’on peut faire en pratique, il y a un sacré fossé. En tout cas, on dispose aujourd’hui d’un outil extraordinaire sur tout point, et j’insiste encore sur l’aspect recherche fondamentale : CRISPR apporte des possibilités insoupçonnées jusqu’à présent (il n’y a pas que le cancer ou le sida dans la vie ^^).

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