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25/08/2019

Des chercheurs zurichois font évoluer la méthode Crispr/Cas

crisprcasGénétique - Des chercheurs zurichois

font évoluer la méthode Crispr-Cas

dite des "ciseaux moléculaires"

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KTSDESIGN / SCIENCE PHOTO LIBRARY / KTS / SCIENCE PHOTO LIBRARY / AFP

 

Les généticiens connaissent tous la technique CRISPR-Cas. Cette méthode biotechnologique offre un moyen relativement rapide et facile de manipuler des gènes uniques dans des cellules, ce qui signifie qu'ils peuvent être supprimés, remplacés ou modifiés avec précision. La première publication sur Crispr-Cas remonte à 2012[1]. Depuis, la méthode s'est imposée en recherche biologique fondamentale et dans d'autres domaines, comme la sélection des plantes pour l'agriculture.

 

De plus, ces dernières années, les chercheurs ont également utilisé des technologies basées sur CRISPR-Cas pour augmenter ou diminuer systématiquement l'activité de gènes individuels. Les méthodes correspondantes sont devenues la norme mondiale en très peu de temps, à la fois en recherche biologique fondamentale et dans des domaines appliqués tels que la sélection végétale.

 

Jusqu'à présent, la plupart des chercheurs ne pouvaient modifier qu'un seul gène à la fois en utilisant cette méthode. À l'occasion, ils ont réussi deux ou trois en une fois ; dans un cas particulier, ils ont pu éditer sept gènes simultanément. 

 

Des chercheurs de l’École Polytechnique Fédérale de Zurich ont augmenté les capacités de CRISPR. La technique de ciseaux moléculaires qui permet de modifier des gènes, a été optimisée pour permettre de modifier l’expression de plusieurs gènes en même temps, afin d’étudier des réseaux génétiques complexes. 

 

Aujourd’hui, le professeur Randall Platt et son équipe du département de science et d'ingénierie des biosystèmes de l'ETH Zurich à Bâle ont mis au point un processus qui — comme ils l'ont démontré expérimentalement — peut modifier 25 sites cibles au sein de gènes d'une cellule à la fois. Comme si cela ne suffisait pas, ce nombre peut encore être augmenté pour atteindre des dizaines voire des centaines de gènes, comme le souligne Randall Platt. En tout état de cause, cette méthode offre un potentiel énorme pour la recherche biomédicale et la biotechnologie. "Grâce à ce nouvel outil, nous, ainsi que d'autres scientifiques, pouvons réaliser ce que nous ne pouvions rêver que par le passé."

 

Les gènes, ces bouts d’ADN qui codent pour les protéines nécessaires au fonctionnement de nos cellules, ne travaillent pas seuls. Ils forment des réseaux collaboratifs, où plusieurs gènes s’activent en même temps et travaillent dans un même but. Donc, pour modifier la fonction d’un gène, il ne suffit pas d'en modifier un, il faut modifier tous les gènes de son réseau. C’est dans cette optique que des chercheurs zurichois (Suisse) ont augmenté les capacités de la technique CRISPR. Il est désormais possible de modifier simultanément des dizaines, voire des centaines de gènes dans une cellule.

 

Reprogrammation cellulaire ciblée à grande échelle

 

 Les gènes et les protéines dans les cellules interagissent de différentes manières. Les réseaux résultants comprenant des dizaines de gènes assurent la diversité cellulaire d'un organisme. Par exemple, ils sont responsables de la différenciation des cellules reproductrices, des cellules neuronales et des cellules immunitaires. Crispr/Cas permet de supprimer, remplacer ou modifier certains gènes de manière relativement simple et rapide dans les cellules.  Ainsi, depuis quelques années, les chercheurs peuvent aussi augmenter ou réduire l'activité de certains gènes, a indiqué aujourd’hui l'École polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ). « Notre méthode nous permet, pour la première fois, de modifier systématiquement des réseaux de gènes entiers en une seule étape », déclare le professeur Platt. 

 

De plus, il ouvre la voie à une programmation cellulaire complexe à grande échelle. Il peut être utilisé pour augmenter l'activité de certains gènes, tout en réduisant celle des autres. La synchronisation de ce changement d'activité peut également être contrôlée avec précision.

 

Cela présente un intérêt pour la recherche fondamentale, par exemple pour déterminer pourquoi différents types de cellules se comportent différemment ou pour étudier des troubles génétiques complexes. Il sera également utile pour la thérapie de remplacement cellulaire, qui consiste à remplacer les cellules endommagées par des cellules saines. Dans ce cas, les chercheurs peuvent utiliser la méthode pour convertir des cellules souches en cellules différenciées, telles que des cellules neuronales ou des cellules bêta produisant de l'insuline, ou inversement, pour produire des cellules souches à partir de cellules cutanées différenciées.

 

Jusqu'ici, les chercheurs ne pouvaient intervenir que sur un gène à la fois par cellule, dans de rares cas sur deux ou trois simultanément, voire sept, le record actuel en la matière. Or certains processus cellulaires et facteurs de risque de maladies impliquent des dizaines de gènes, et la communauté scientifique était à la recherche d'une "mise à niveau" des ciseaux génétiques. C'est ce que propose l'équipe de Randall Platt, du Département des biosystèmes de l'EPFZ à Bâle dans la revue Nature Methods. L'expérience décrit la modification d'une cellule à 25 endroits différents du génome. Selon le professeur Platt, ce nombre peut même être augmenté, à plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines de gènes. "Grâce à ce nouvel outil, nous pouvons mettre en pratique ce dont nous ne pouvions auparavant que rêver", dit-il.

 

La double fonction de l'enzyme Cas

 

La méthode CRISPR-Cas nécessite une enzyme appelée Cas et une petite molécule d'ARN. Sa séquence de nucléobases sert « d’étiquette d'adresse », dirigeant l'enzyme avec une précision extrême vers son site d'action désigné sur les chromosomes. Les scientifiques de l'ETH ont créé un plasmide, ou une molécule d'ADN circulaire, qui stocke le schéma directeur de l'enzyme Cas et de nombreuses molécules d'adresse d'ARN, organisées en séquences : autrement dit, une liste d'adresses plus longue. Dans leurs expériences, les chercheurs ont inséré ce plasmide dans des cellules humaines, démontrant ainsi que plusieurs gènes peuvent être modifiés et régulés simultanément.

 

Pour cette nouvelle technique, les scientifiques n’ont pas utilisé l’enzyme Cas9 qui a fait l’objet de la plupart des méthodes CRISPR-Cas à ce jour, mais l’enzyme apparentée Cas12a. Non seulement il peut éditer des gènes, mais il peut également couper la longue « liste d'adresses d'ARN » en  « étiquettes d'adresse » individuelles en même temps. De plus, Cas12a peut gérer des molécules d’adresse d’ARN plus courtes que Cas9. « Plus ces séquences d'adressage sont courtes, plus nous pouvons en adapter de plasmides », explique le professeur Platt.

 

Référence de l’article :

 

 Carlo C. Campa, Niels R. Weisbach, António J. Santinha, Danny Incarnato, Randall J. Platt. Multiplexed genome engineering by Cas12a and CRISPR arrays encoded on single transcripts.

Nature Methods, 2019; DOI: 10.1038 / s41592-019-0508-6 

 

[1]Consulter les différents articles consacrés dans ce blog sur cette technique en tapant "CRISPR" dans la fenêtre "RECHERCHER" en haut à droite sur la page d'accueil.

23/08/2019

Le Guêpier d’Europe s‘installe durablement

Le Guêpier d’Europe s‘installe durablement

par Dominique Delfino

Photographe naturaliste et animalier 

 

       Observé durant la période de reproduction depuis trois à quatre ans dans notre région, le Guêpier d’Europe semble avoir conquis durablement notre territoire pour se reproduire.

 

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Cliché © Dominique Delfino

 

La migration automnale 2018 a offert de belles observations de plus d’un millier d’oiseaux comptabilisés sur le secteur et Brognard et du Crêt des Roches à Pont de Roide. Les premiers Guêpiers de retour d’Afrique, font leur apparition ce printemps 2019 à Brognard, le 20 mai. Une vingtaine de couples s’installeront le long des cours d’eau de l’Allan à Allenjoie jusqu’à Montreux-Château sur la Bourbeuse.

 

Le Guêpier niche en colonie plus ou moins importante. Il creuse un terrier dans un talus de terre meuble, souvent dans une berge de rivière propice au terrassement d’une profonde galerie.

 

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Cliché © Dominique Delfino

 

Durant quatre semaines les oiseaux chasseront inlassablement les insectes jusqu’à l’envol des poussins. Le nourrissage se poursuivra encore trois semaines ce qui a valu à des amis de très belles observations à Semondans. Pendant plusieurs jours consécutifs, une quinzaine de Guêpiers chassent pour nourrir leurs jeunes dans les arbres de la propriété s’affichant  plein cadre dans les jumelles pour leur plus grand plaisir !

 

Expansion de l’espèce, réchauffement climatique, je découvre cette espèce en Camargue dans les années quatre-vingt, puis dans le Jura en basse vallée du Doubs. Jamais, à cette époque je n’aurais imaginé l’observer et le photographier quotidiennement autour de chez moi trente ans plus tard !

 

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Cliché © Dominique Delfino

      

19/08/2019

Prédateurs arctiques

 

 

PRÉDATEURS ARCTIQUES

 

Par Neil Shea

 

Photos de Ronan Donovan

 

Cet article a paru dans le numéro de septembre 2019 du magazine National Geographic.


Dans la dure vie des loups vivant au sommet du monde, les voyages de Neil Shea à la rencontre des loups arctiques lui ont permis de se faire une nouvelle idée de ces prédateurs de la toundra.

 

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Les loups exploitent les restes d'un bœuf musqué. Pour obtenir cette image, le photographe Ronan Donovan a placé son appareil dans la carcasse. La meute est revenue pour se nourrir pendant un mois.

Cliché © de Ronan Donovan

 

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Troupeau de bœufs musqués sur la défensive

Cliché © de Ronan Donovan

 

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Loups surveillant un troupeau de bœufs musqués au soleil couchant

Cliché © de Ronan Donovan

 

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Loups jouant avec une plume

Cliché © de Ronan Donovan

 

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Calins entre jeunes et adultes

Cliché © de Ronan Donovan

 

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Loups jouant avec un morceau de glace

Cliché © de Ronan Donovan

 

Dans la lumière bleue du début de matinée arctique, sept loups se sont glissés sur un étang gelé, criant et hurlant et poursuivant un morceau de glace de la taille d'une rondelle de hockey.

 

L'étang était à cette heure opalescent, un miroir de l'univers, et les loups semblaient aussi d'un autre monde dans leur bonheur. De part et d'autre de l'étang qu'ils ont chassé, quatre chiots se précipitant derrière la rondelle et trois loups plus âgés les renversant, examinant leurs petits corps dans l'herbe gelée du rivage. Dans mon cahier, dans des lettres rendues presque illisibles par mon frisson, j'ai écrit le mot «maladroit ».;Le plus grand loup, un mâle d'un an, était un tyran pesant environ 35 Kg. La plus petite, la portée de la portée de l’année, était à peine plus grosse qu’un oreiller, ses yeux étaient noircis. Deux corbeaux naviguairent au-dessus de leur tête et, mis à part leurs plaisanteries, il n'y avait aucun son dans la toundra, à part les voix de loups et le claquement de griffes sur la glace. Finalement, la rondelle a grimpé dans l'herbe et le plus grand chiot l'a chassée et l'a broyée.

 

Les autres restaient là à regarder, la tête penchée sur le côté. Comme s'ils étaient abasourdis par son impolitesse. Puis, un à un, les loups se retournèrent et me regardèrent.

 

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Grey Mane conduit la meute

Cliché © de Ronan Donovan

 

Un mâle âgé d'un an, surnommé Grey Mane par notre équipe de tournage, marche devant une meute de loups arctiques à la recherche d'une proie. Cette chasse a duré près de deux jours et a duré environ 105 Km. Les cinéastes ont pu suivre le peloton de près pendant l'été 2018.

 

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Loups attaquant un jeune bœuf musqué

Cliché © de Ronan Donovan


C’est une sensation difficile à décrire : le moment précis où un groupe de prédateurs vous observe et vous regarde pendant une dizaine de battements de cœur. Les êtres humains ne font généralement pas l’objet d’une telle évaluation, bien que mon corps ait semblé le reconnaître bien au-delà de toute pensée. Je frissonnais encore, et cette fois ce n’était pas du froid. Même s'ils étaient ludiques quelques minutes auparavant, c'étaient des loups sauvages. Leurs manteaux blancs étaient noirs de sang. La carcasse sur laquelle ils se nourrissaient, un bœuf musqué plusieurs fois plus gros que moi, gisant à proximité, la cage thoracique ouverte, les os étalés comme un éventail contre le ciel.

 

Les loups m'observaient en silence, mais ils se parlaient à coups d'oreille, la posture de leur queue. Ils prenaient des décisions. Et après quelques instants, ils décidèrent de se rapprocher.

 

Il n’y a probablement aucun autre endroit sur terre où cela se produirait. C’est la raison pour laquelle j’ai voyagé sur l’île d’Ellesmere, dans les hauteurs de l’Arctique canadien, au sein d’une équipe de tournage de documentaires. Le paysage est si éloigné et en hiver si froid que les humains ne le visitent que rarement. Une station météorologique appelée Eureka est épinglée sur la côte ouest et compte environ huit employés permanents. Sinon, la communauté la plus proche (population 129 âmes) est Grise Fiord, à 250 km au sud. Un millier de kilomètres plus loin se trouve la plante la plus proche que vous reconnaîtriez réellement comme un arbre.

 

Cela signifie que les loups de cette partie d’Ellesmere — la même espèce de loup gris (Canis lupus) qui vit dans les Rocheuses septentrionales, une grande partie du Canada, et de petites populations dispersées en Europe et en Asie — n’a jamais été chassée par le développement, jamais empoisonnée ou prise au piège par les éleveurs. Les voitures ne les écrasent pas ; une législation inconstante ne les protège pas un an puis les met en danger l’année suivante. Seuls quelques scientifiques les ont étudiés. Même parmi les Inuits que je connais, dont les ancêtres habitent cette région depuis des millénaires, ces loups sont respectés.

 

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Matriarche vieillissante de la meute, White Scarf

Cliché © de Ronan Donovan

 

Un loup attaque la matriarche vieillissante de la meute, White Scarf. Après le dernier meurtre connu dont elle faisait partie, White Scarf s’assurait que les chiots mangeaient d’abord et disparaissaient ensuite dans la toundra. Une de ses filles a tenté de prendre la relève en tant que nouvelle dirigeante.

 

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Les quatre chiots se hasardent

à traverser un ruisseau

Cliché © de Ronan Donovan


À environ huit semaines, les quatre chiots commençaient à suivre le reste de la meute alors qu'ils parcouraient leur territoire. Mais la rencontre des chiots avec un ruisseau s’est avérée difficile. Ils gémirent et faisaient les cent pas pendant que la meute avançait. L’une de leurs sœurs de deux ans est revenue les encourager, le plus grand et le plus audacieux des deux a sauté en premier, et les autres ont suivi.

 

Cela ne veut pas dire que les loups d’Ellesmere ne rencontrent jamais les hommes. À partir de 1986, le biologiste légendaire L. David Mech a passé vingt-cinq étés à observer les loups ici. Le personnel de la station météorologique les voit souvent et de vastes groupes de loups errant dans les jardins de la station.

 

Et mes amis de l'équipe de tournage avaient pour l'essentiel intégré le pack que je connaissais depuis quelques semaines, utilisant des VTT pour suivre leur mouvement impitoyable.

 

Est-ce que ce contact humain les a rendus moins sauvages ? La mesure de la sauvagerie d’un animal est-elle égale à la distance qui l’éloigne des humains ? Les loups d'Ellesmere sont séparés de leurs parents vivant dans des paysages beaucoup plus doux au sud, tels que l'Idaho ou le Montana, bien plus que la distance. Ici, les loups n'ont jamais été menacés d'extinction par les humains. Ici, ils vivent si loin au-delà de l’empreinte humaine, qu’ils n’en ont pas nécessairement peur.

 

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Loups au soleil couchant

Cliché © de Ronan Donovan