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Med Sci (Paris)
Volume 34, Numéro 5, Mai 2018
Nos jeunes pousses ont du talent !
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Page(s) | 395 - 396 | |
Section | Partenariat médecine/sciences - Écoles doctorales - Masters | |
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Publié en ligne | 13 juin 2018 |
Du locus CRISPR bactérien, une forme d’immunité adaptative, à un outil général d’édition du génome
From the bacterial CRISPR locus, an adaptative immune system equivalent, to a universal editing tool
Adèle Friot, Blanche Dekeyzer, Armelle Guingand, Justine Guguin, Amélie Joly et Sylvia Vuillier
École normale supérieure de Lyon, département de biologie, Master biologie, Lyon, France
© 2018 médecine/sciences – Inserm
Équipe pédagogique
Chloé Journo (maître de conférences, ENS de Lyon). Co-responsable de l’UE microbiologie moléculaire et structurale. Équipe oncogenèse rétrovirale, Centre international de recherche en infectiologie, Inserm U1111 - CNRS UMR5308, École normale supérieure de Lyon, Lyon, France ;
Christophe Gilbert (maître de conférences, université Claude Bernard Lyon 1). Équipe pathogenèse des légionelles, Centre international de recherche en infectiologie, Université Lyon 1, Inserm U1111 - CNRS UMR5308, École normale supérieure de Lyon, Lyon, France.
Théodore Grenier (doctorant moniteur, ENS de Lyon). Équipe génomique fonctionnelle des interactions hôte/bactéries, Institut de génomique fonctionnelle de Lyon, Université de Lyon, École normale supérieure de Lyon, CNRS UMR 5242, Université Claude Bernard Lyon 1, Lyon, France.
L’un de ces mécanismes de défense est le système CRISPR/Cas (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated). À ce jour, six classes (I à VI) de systèmes CRISPR/Cas ont été décrites chez les bactéries (pour revue voir [1]). Le mieux décrit est le système CRISPR/Cas9, un système de classe II. Le locus CRISPR est constitué de séquences nucléiques répétées partiellement palindromiques, séparées par des « cassettes » d’ADN appelées espaceurs, spécifiques de séquences nucléiques étrangères et acquises lors de la rencontre antérieure avec ces séquences, lors d’une phase dite d’adaptation. Lors de la transcription du locus CRISPR, un pré-ARN CRISPR (pré-crARN) est généré et clivé afin de produire des ARN CRISPR (crARN), correspondant chacun à un espaceur (voir Figure 1A, panneau de droite, Nouvelle de A. Friot et al., page 397). Dans le système CRISPR/Cas de type II, la maturation du pré-crARN en crARN nécessite l’intervention d’une RNase III, d’une nucléase appelée Cas9 ainsi que d’un crARN transactivateur (tracrARN). Cette phase est appelée phase d’expression. Les crARN produits sont ensuite pris en charge par des tracrARN associés à des complexes multiprotéiques composés de protéines Cas. Les crARN servent d’ARN guide pour les enzymes Cas en permettant la reconnaissance spécifique de matériel génétique étranger ayant une séquence complémentaire. L’hybridation de ces crARN à une séquence génétique étrangère induit le clivage de cette séquence par les protéines Cas, aboutissant à sa dégradation, ce qui est appelé phase d’interférence (voir Figure 1A, panneau de droite, Nouvelle de A. Friot et al., page 397). Ainsi, en induisant la dégradation du matériel génétique étranger, le système CRISPR/Cas confère une résistance à la bactérie. L’évolution du locus CRISPR en fonction de l’histoire de vie de la bactérie en fait donc un système assimilable à une forme d’immunité adaptative.
Ce mécanisme de défense a été étudié et exploité en recherche [2]. En effet, il est possible de générer artificiellement de petits transcrits associés à un tracrARN permettant ainsi la synthèse d’un ARN guide. Cet ARN a alors la capacité de cibler le matériel génétique d’intérêt tout en interagissant avec des protéines Cas. Lorsque les protéines Cas clivent le matériel génétique, celui-ci peut être réparé via une recombinaison homologue. Afin d’effectuer une insertion ou une modification précise, il est possible de fournir un ADN modèle qui sera utilisé pour la réparation (voir Figure 1, Nouvelle de P. Castagné et al., page 400). Cette matrice pourra alors être adaptée selon la question scientifique. De ce fait, le système CRISPR/Cas, naturellement présent chez les bactéries comme mécanisme de défense, peut également être exploité en recherche comme outil d’édition des génomes. Dans les brèves qui suivent, les fonctions naturelles du système CRISPR/Cas dans le contexte de l’acquisition d’une résistance aux antibiotiques sont explorées, et l’exploitation de ce système comme un outil expérimental en bactériologie et en virologie est illustrée par quelques exemples récents.