samedi 21 mars 2015

Fini la génétique mendélienne avec la MCR (Mutation Chain Reaction) !

Pour CAPES et Agreg
Thèmes : génome, mutation, génétique, OGM


Après la PCR (ou Polymerase Chain Reaction), voici la MCR (ou Mutagenic Chain Reaction) ! Il s'agit rien de moins que de déclencher des mutations contrôlées dans des génomes d'animaux vivants avec une capacité de se propager avec une très grande efficacité dans la population au cours des générations.

http://www.origene.com/CRISPR-CAS9/


Ce système utilise un procédé nommé CRISPR et qui détourne un mécanisme de protection des bactéries contre des virus. Il utilise une enzyme de bactérie appellée Cas9 et qui est de plus en plus utilisée dans les laboratoires pour muter facilement des génomes. Cas9 reconnaît dans le génome des séquences complémentaires à un ARN dit guide puis crée une cassure double brin au niveau de cette séquence. Il y a alors deux solutions : soit le "trou" est rempli par des nucléotides aléatoires créant une mutation partiellement non contrôlée, soit on fait rentrer dans la cellule un ADN en partie homologue avec la séquence où se trouve la cassure (appelé ADN donneur) et qui va servir de matrice pour la réparation. La réparation ne sera bien sûr pas exacte puisque l'ADN que l'on a introduit a un ou plusieurs nucléotides de différences avec la séquence originale (sinon on ne voit pas l'intérêt !). Et ainsi après cette fausse réparation, on a introduit la mutation voulue sur le locus voulu dans le génome. Le système marche tellement efficacement que l'on peut modifier en une fois les deux allèles d'une cellule diploïde (ce qui n'est pas possible avec la technique du knock-out bien moins efficace et qui aboutit à de l'hétérozygotie seulement). Cette technique marche très bien dans tous types de cellules, y compris des cellules humaines.

Le système de MCR utilise ce système mais y ajoute le fait que la séquence que l'on va faire s'insérer lors de la "réparation" va contenir...tout ce qu'il faut pour exprimer une Cas9, l'ARN guide et l'ADN matrice. Les chercheurs ont mis au point cette technique sur la drosophile en ciblant un gène de pigmentation de l'oeil sur le chromosome X (allèle perte-de-fonction récessif). Si on croise une femelle homozygote Xmut/Xmut pour une mutation classique "mendélienne" bien sage et qu'on l'a croise avec un mâle sauvage on obtiendra parmi les femelles que des hétérozygotes Xmut/X et donc la mutation récessive ne se verra pas et toutes les femelles F1 auront les yeux rouges. Or avec la MCR, c'est 97% des femelles qui ont des yeux blancs en F1 et donc sont Xmut/Xmut !!

Pourquoi ? Parce que dans l'embryon dès que le Xmut et le X normal se retrouvent ensemble, le Xmut se met à exprimer la Cas9, l'ARN guide et l'ADN pour installer la mutation sur l'autre chromosome. Bilan : des embryons initialement Xmut/X deviennent Xmut/Xmut.


Source : http://news.sciencemag.org/biology/2015/03/chain-reaction-spreads-gene-through-insects


En fait, ce système permet d'éviter un croisement supplémentaire pour obtenir des homozygotes et permet ainsi de faire propager avec une efficacité jusqu'alors inégalée une mutation dans une population sauvage puisqu'on saute la case "hétérozygote" en quelque sorte. Cela peut être très utile pour propager très rapidement dans les populations d'anophèle une mutation qui les rend non infectables par Plasmodium et ainsi de limiter le paludisme (jusqu'à la sélection du prochain mutant résistant de Plasmodium....). Mais évidemment il faut que cette technique soit correctement encadrée et avec des garde-fous technologiques et juridiques pour éviter la propagation de mutations moins souhaitées. 



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mercredi 4 mars 2015

La patelle a la dent dure

Pour Agreg surtout
Thèmesprise alimentaire, vie zone balancement des marées, Mollusques

Patelles

Jusqu'à présent le matériel biologique qui détenait le record de la plus forte résistance à la traction ou résistance à la rupture (force que l'on peut appliquer en traction au matériel sans le casser) était la soie de l'araignée qu'elle utilise notamment pour faire sa toile. Cette soie est formée de protéines filamenteuses  et est au moins aussi solide que l'acier. 

Radula de la patelle où on voit bien les dents de face et de profil. Source : http://forum.mikroscopia.com

Elle vient d'être détrônée par les dents de la radula de la patelle. La patelle est un Gastéropode qui vit dans la zone de balancement des marées. Bien adhérente à son substrat rocheux à marée basse, elle se déplace à marée haute et se nourrit d'algues encroûtantes sur les rochers qu'elle arrache avec sa radula. Cette structure, qui est typique du plan d'organisation de la tête des Mollusques, est une languette essentiellement chitineuse dans la bouche qui contient des dents souvent en forme de crochets et qui, par des mouvements de va et vient, a un rôle essentiel dans la prise alimentaire. Alors que la soie d'araignée a une résistance à la rupture de 1,3 GPa, les dents de la radula de la patelle ont montré une résistance de 3 à 6,5 GPa. Les données viennent d'être publiées par des biophysiciens et biochimistes anglais et italiens. Ces dents ultra-résistantes sont constituées de nanofibres de goethite associées à des fibres protéiques. La goethite est un minéral plutôt courant d'oxyhydroxyde de fer(III). On la trouve par exemple dans des sols riches en fer, par altération d'autres minéraux (limonite). Pour en revenir à notre patelle, on peut imaginer que la pression de sélection de mise en place d'un tel matériau est la nécessité d'une résistance importante des dents qui entrent très souvent en contact avec des minéraux des substrats rocheux eux-mêmes très durs. Ne faites pas pareil, vous vous y casseriez les dents !

Merci à Samuel Rebulard, PRAG Univ. Paris Sud, de m'avoir signalé cette info.