Des scientifiques signalent la réalisation du chromosome XI, une étape majeure vers la création de la première levure synthétique au monde

Une équipe de scientifiques basée au Royaume-Uni, dirigée par des experts de l’Université de Nottingham et de l’Imperial College de Londres, a achevé la construction d’un chromosome synthétique dans le cadre d’un projet international majeur visant à construire le premier génome synthétique de levure au monde.

L’ouvrage, publié dans Génomique cellulaire, représente l’achèvement de l’un des 16 chromosomes du génome de la levure par l’équipe britannique, qui fait partie du plus grand projet jamais réalisé en biologie synthétique ; la collaboration internationale sur le génome synthétique de la levure.

La collaboration, connue sous le nom de « Sc2.0 », est un projet de 15 ans impliquant des équipes du monde entier (Royaume-Uni, États-Unis, Chine, Singapour, Royaume-Uni, France et Australie), travaillant ensemble pour créer des versions synthétiques de tous les chromosomes de levure. . Parallèlement à cet article, neuf autres publications ont également été publiées par d’autres équipes décrivant leurs chromosomes synthétiques. L’achèvement final du projet sur le génome – le plus grand génome synthétique jamais réalisé – est attendu en 2024.

Cet effort est le premier à construire un génome synthétique d’un eucaryote, un organisme vivant doté d’un noyau, comme les animaux, les plantes et les champignons. La levure était l’organisme de choix pour le projet car elle possède un génome relativement compact et possède la capacité innée d’assembler l’ADN, permettant aux chercheurs de construire des chromosomes synthétiques dans les cellules de levure.

Les humains ont une longue histoire avec la levure, l’ayant domestiquée pour la pâtisserie et le brassage pendant des milliers d’années et, plus récemment, l’utilisant pour la production chimique et comme organisme modèle pour le fonctionnement de nos propres cellules. Cette relation signifie que nous en savons plus sur la génétique de la levure que sur tout autre organisme. Ces facteurs ont fait de la levure la candidate évidente.

L’équipe basée au Royaume-Uni, dirigée par le Dr Ben Blount de l’Université de Nottingham et le professeur Tom Ellis de l’Imperial College de Londres, a maintenant signalé l’achèvement de son chromosome, le chromosome synthétique XI. Le projet de construction du chromosome a duré 10 ans et la séquence d’ADN construite se compose d’environ 660 000 paires de bases, qui sont les « lettres » constituant le code ADN.

Le chromosome synthétique a remplacé l’un des chromosomes naturels d’une cellule de levure et, après un processus de débogage minutieux, permet désormais à la cellule de croître avec le même niveau de forme physique qu’une cellule naturelle. Le génome synthétique aidera non seulement les scientifiques à comprendre le fonctionnement des génomes, mais il aura également de nombreuses applications.

Plutôt que d’être une copie directe du génome naturel, le génome synthétique Sc2.0 a été conçu avec de nouvelles fonctionnalités qui confèrent aux cellules de nouvelles capacités que l’on ne trouve pas dans la nature. L’une de ces fonctionnalités permet aux chercheurs de forcer les cellules à mélanger leur contenu génétique, créant ainsi des millions de versions différentes des cellules avec des caractéristiques différentes. Les individus peuvent ensuite être sélectionnés avec des propriétés améliorées pour un large éventail d’applications en médecine, en bioénergie et en biotechnologie. Le processus est effectivement une forme d’évolution survoltée.

L’équipe a également montré que son chromosome peut être réutilisé comme un nouveau système pour étudier les ADN circulaires extrachromosomiques (eccDNA). Il s’agit de cercles d’ADN flottants qui ont « bouclé » le génome et sont de plus en plus reconnus comme facteurs de vieillissement et comme cause de croissance maligne et de résistance aux médicaments chimiothérapeutiques dans de nombreux cancers, y compris les tumeurs cérébrales du glioblastome.

Le Dr Ben Blount, l’un des principaux scientifiques du projet, est professeur adjoint à l’École des sciences de la vie de l’Université de Nottingham. Il a déclaré : « Les chromosomes synthétiques constituent en eux-mêmes d’énormes progrès techniques, mais ils ouvriront également la voie à un large éventail de nouvelles capacités dans la manière dont nous étudions et appliquons la biologie. Cela pourrait aller de la création de nouvelles souches microbiennes pour une bioproduction plus verte, à l’aide à nous comprenons et combattons la maladie.

« Le projet du génome synthétique de la levure est un exemple fantastique de science à grande échelle réalisée par un grand groupe de chercheurs du monde entier. Ce fut une expérience formidable de faire partie d’un effort aussi monumental, où toutes les personnes impliquées s’efforçaient vers un même objectif commun. »

Le professeur Tom Ellis du Centre de biologie synthétique et du Département de bioingénierie de l’Imperial College de Londres a déclaré : « En construisant un chromosome redessiné d’un télomère à l’autre et en démontrant qu’il peut très bien remplacer un chromosome naturel, le travail de notre équipe établit les bases de la conception. et fabriquer des chromosomes synthétiques et même des génomes pour des organismes complexes comme les plantes et les animaux. »

Outre les responsables de Nottingham et de l’Imperial College de Londres, l’équipe britannique comprend également des scientifiques des universités d’Édimbourg, de Cambridge et de Manchester au Royaume-Uni, ainsi que de l’Université John Hopkins et de l’Université de New York Langone Health aux États-Unis et de l’Universidad Nacional. Autonome de México, Querétaro au Mexique.