Découverte de 188 nouveaux types de CRISPR grâce à un algorithme innovant

Des chercheurs ont découvert 188 nouveaux types de systèmes CRISPR enfouis dans les génomes de simples micro-organismes. Bien connu comme un puissant outil de modification génétique, le CRISPR provient en réalité d’un système de défense intégré que l’on trouve chez les bactéries et les archées.

Les systèmes CRISPR comprennent des paires “de ciseaux moléculaires” appelés enzymes Cas, qui permettent aux microbes de couper l’ADN des virus qui les attaquent. La technologie CRISPR utilise ces ciseaux pour supprimer des gènes de l’ADN et en insérer de nouveaux. L’étude récente, publiée le 23 novembre dans le journal Science, élargit la diversité connue des systèmes CRISPR chez les micro-organismes et pourrait ouvrir de nouvelles voies pour une édition génétique précise avec moins d’effets secondaires, ont déclaré les chercheurs.

L’équipe a découvert ces nouveaux systèmes CRISPR en scannant des millions de génomes de micro-organismes à l’aide d’un algorithme appelé FLSHclust (prononcé “flash clust”). Cet algorithme permet de regrouper très efficacement des objets similaires et est conçu pour trouver des gènes liés au CRISPR. Les chercheurs ont utilisé FLSHclust sur trois énormes bases de données publiques contenant des milliards de séquences d’ADN et de protéines de bactéries.

“Ce nouvel algorithme nous permet de parcourir les données dans un délai suffisamment court pour obtenir des résultats concrets et faire des hypothèses biologiques”, a déclaré Soumya Kannan, co-premier auteur de l’étude et ancien doctorant, maintenant chercheur postdoctoral au Broad Institute/MIT Département de biologie, s’adressant à MIT News.

Selon MIT News, FLSHclust accomplit en quelques semaines ce que les algorithmes précédents réalisaient en quelques mois. Après avoir découvert les nouveaux types de CRISPR, les chercheurs ont expérimenté quatre de ces systèmes pour commencer à comprendre leur fonctionnement. Les systèmes CRISPR connus jusqu’à présent étaient classés en six catégories – types I à VI – qui diffèrent par leur taille, leurs enzymes et la manière dont ils s’accrochent à l’ADN, a rapporté Nature.

Le premier système CRISPR jamais identifié était le type II et utilise une seule enzyme appelée Cas9 pour couper l’ADN, tandis que les autres types utilisent différentes ou plusieurs enzymes Cas.

Sur les quatre groupes CRISPR expérimentés par l’équipe, deux étaient des variantes de systèmes de type I et un était de type IV. Les deux systèmes de type I ont réalisé de petites coupures précises dans l’ADN des cellules humaines, ont démontré les chercheurs. Les scientifiques pensent que ces systèmes de type I pourraient potentiellement être moins sujets à faire des coupures accidentelles en dehors de la cible que le CRISPR-Cas9, ce qui les rendrait utiles pour l’édition génétique, d’après MIT News.

Le dernier groupe était un tout nouveau type de CRISPR, que l’équipe a surnommé le type VII. Comme certains autres types de CRISPR, celui-ci cible l’ARN (cousin moléculaire de l’ADN) qui joue un rôle clé dans la fabrication des protéines. Ainsi, en théorie, les systèmes de type VII pourraient être utiles pour l’édition de l’ARN.

Cependant, il est encore trop tôt pour dire si les systèmes CRISPR de type VII ou l’un des autres gènes identifiés par FLSHclust seront utiles pour l’ingénierie génétique, a déclaré Han Altae-Tran, co-premier auteur de l’étude et ancien doctorant au Broad Institute/MIT Département de biologie, maintenant chercheur postdoctoral à l’Université de Washington.

La prochaine étape consistera à passer en revue davantage de ces nouveaux systèmes pour comprendre le fonctionnement de leurs composants et déterminer s’ils pourraient être utilisés pour l’édition génétique, a rapporté Nature.