Vous allez découvrir une vidéo à vous couper le souffle : une observation directe en temps réel de CRISPR-Cas9 éditant de l’ADN. Des chercheurs japonais ont réussi à filmer le clivage de l’ADN par cette technique et, ce pour la toute première fois !
CRISPR-Cas9 se comporte exactement comme les scientifiques ont prédit lorsqu’il édite de l’ADN. Mais cette vidéo a été réalisée la toute première fois qu’une observation directe du processus a été possible.
La vidéo a été montrée à un groupe de scientifiques lors de la conférence CRISPR 2017 à Big Sky (Montana, USA) en juin dernier, par le biologiste structurel Osamu Nureki de l’Université de Tokyo, au Japon. « J’étais assis à l’avant, et j’ai entendu les exclamations de tout le monde derrière moi », a déclaré le biochimiste Sam Sternberg.
Sans plus attendre, voici CRISPR-Cas9 en action
:
Single-molecule movie of DNA search and cleavage by CRISPR-Cas9. pic.twitter.com/3NQxmbvzJF
— hnisimasu (@hnisimasu) November 10, 2017
L’extrait vidéo ci-dessus révèle le clivage de l’ADN. La flèche violette à gauche montre les mouvements du domaine nucléase. Puis, la flèche bleue signale les produits de clivage. Il ne faut à CRISPR-Cas9 que quelques secondes pour couper à travers le brin d’ADN.
Nous avons beaucoup entendu parler de CRISPR-Cas9 durant ces dernières années en tant qu’outil pour éditer des génomes. Il faut savoir que le terme CRISPR (pour Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) consiste en des séquences d’ADN qui forment une partie du système immunitaire des bactéries. Lorsque ces dernières sont infectées par un virus (et par conséquent, l’ADN dudit virus), l’outil les copie en courtes séquences d’ARN appelées « guide ARN ». Les fragments sont donc utilisés par les bactéries pour se protéger d’attaques futures par les mêmes virus, il s’agit d’une sorte de « mémoire immunitaire » des infections.
Cas9 est une protéine qui a une activité de nucléase : elle peut littéralement couper l’ADN. Ainsi, la nucléase Cas9 se lie à un guide ARN, qui cible l’endroit précis de l’ADN. Le système CRISPR-Cas9 peut donc être utilisé comme une véritable paire de ciseaux moléculaires.
En 2012, les scientifiques ont démontré le potentiel du système CRISPR-Cas9. En codant intentionnellement CRISPR avec un ADN spécifique, le système peut être utilisé pour l’édition de génomes hautement ciblés. Ce système s’est révélé efficace sur des nombreuses espèces, et jusqu’à présent, a été utilisé pour traiter des maladies génétiques chez les souris, changer la couleur d’une fleur, éliminer le VIH chez des animaux (vivants), ralentir la croissance des cellules cancéreuses et supprimer un gène chez des embryons humains causant des maladies de cœur.
Mais observer directement CRISR en temps réel n’avait jamais été fait jusqu’à présent. Bien entendu, les scientifiques savent que cela fonctionne, car ils obtiennent des résultats positifs, mais le mécanisme derrière, était jusqu’à maintenant, essentiellement hypothétique. En effet, ce qui se passe concerne tout simplement une échelle trop petite pour les méthodes d’imagerie usuelles.
Afin de surmonter cet obstable, Nureki et son équipe ont utilisé une technique appelée microscopie à force atomique à haute vitesse (HS-AFM pour High-Speed Atomic-Force Microscopy. Un microscope à force atomique utilise une technique d’imagerie des surfaces : il se compose d’une sonde très pointue sur l’extrémité libre d’un porte-à-faux (cantilever).
La sonde se déplace au-dessus d’une surface et détecte une force qui est convertie en mesure de hauteur. En balayant toute la surface elle donne une carte de hauteur de l’échantillon. En même temps, un laser détecte les légères modifications des fléchissements du porte-à-faux lorsqu’il se déplace sur des surfaces surélevées. Celles-ci sont enregistrées pour créer une image de ce que la sonde analyse.
Les résultats visualisés grâce à la technique de microscopie à force atomique à haute vitesse, permettent de mieux comprendre le fonctionnement de l’édition génomique. D’après les chercheurs, cette étude « fournit des détails sans précédent sur la dynamique fonctionnelle de CRISPR-Cas9 ».
