La première levure synthétique a été obtenue, avec environ la moitié des chromosomes construits en laboratoire. Après les virus et les bactéries, c’est la première fois que la biologie synthétique parvient à réécrire le génome d’un eucaryote, un organisme complexe qui appartient au même domaine de la vie auquel appartiennent également les mammifères. Le résultat, publié dans une série d’articles dans les revues Cell, Molecular Cell et Cell Genomics, a été obtenu par le projet international Synthetic Yeast Genome Project qui a une portée révolutionnaire tant pour la recherche, car il aidera à mieux comprendre l’ADN naturel, que pour applications possibles dans de nombreux domaines, de l’industrie à la biomédecine.
Réécriture du système d’exploitation de la levure de bière
«Nous avons réécrit le système d’exploitation de la levure de bière, ouvrant ainsi une nouvelle ère pour le génie biologique. Nous sommes passés de la modification d’une poignée de gènes à la conception à partir de zéro et à la construction de génomes entiers », a déclaré Patrick Yizhi Cai de l’Université de Manchester, l’un des principaux auteurs de deux des articles publiés par le Synthetic Yeast Genome Project. Les chercheurs ont conçu l’ADN de Saccharomyces cerevisiae, la levure de bière commune, qui est un organisme eucaryote, c’est-à-dire caractérisé par la présence d’un noyau bien défini dans lequel le matériel génétique est présent.
Moitié synthétique du pool génétique
L’importance de l’objectif atteint aujourd’hui, fruit de 10 ans de travail, réside précisément dans la complexité du type cellulaire dans lequel les chercheurs ont réussi à intégrer le matériel génétique synthétique. Et en grande quantité : la moitié du patrimoine génétique. Le point de départ était des chromosomes synthétiques uniques dans les populations de levures, c’est-à-dire des cellules comportant 15 chromosomes naturels et un chromosome synthétique. Ils ont ensuite croisé les populations entre elles, en sélectionnant après chaque étape uniquement les cellules dans lesquelles 2 chromosomes synthétiques étaient présents et ont continué ainsi, par sélection, jusqu’à obtenir des levures à 50% d’ADN synthétique.
Objectif : répliquer artificiellement l’ADN naturel
Une méthode qui nous a permis d’avancer progressivement, en limitant les nombreuses erreurs possibles présentes dans les séquences génétiques artificielles qui auraient conduit à la mort des cellules, et en atteignant un objectif auparavant impossible. L’objectif est désormais de pouvoir reproduire artificiellement l’ADN naturel afin d’étudier des aspects encore peu compris, notamment les fonctions de ce que l’on appelle l’ADN indésirable, qui n’est pas activement utilisé pour générer des protéines.
Le génome d’un eucaryote a été écrit de toutes pièces
Les découvertes les plus importantes, affirment les chercheurs, proviennent du « débogage », c’est-à-dire de la correction de petites erreurs présentes dans l’ADN synthétique. «Bien que nous soyons capables de modifier des gènes depuis un certain temps, nous n’avons jamais réussi à écrire le génome d’un eucaryote à partir de zéro. Ce travail est fondamental pour notre compréhension des éléments constitutifs de la vie et a le potentiel de révolutionner la biologie synthétique », a déclaré Patrick Cai, expert en génomique synthétique à l’Université de Manchester.