fourmis mutantes avec CRISPR

Des fourmis mutantes obtenues avec CRISPR !

Alain Lenoir mis à jour 29-Sep-2021

Le CRISPR est un nouvel outil pour façonner l'ADN :
"Modifier une séquence d'ADN s'apparente à monter un film. Lors du montage, on coupe, on retranche, on insère, et on raboute des morceaux de pellicule. Pour l'ADN, les outils de montage sont des enzymes qui coupent dans la séquence comme des ciseaux coupent la pellicule ; et d'autres enzymes qui réparent les coupures, soit en raboutant, soit en insérant un fragment d'ADN-rustine contenant les modifications de séquences désirées. Nombre de ces enzymes qui permettent des couper-coller moléculaires proviennent des systèmes de réparation de l'ADN qui existent chez tous les organismes. Cependant, l'une des principales difficultés de l'édition génomique est de cibler précisément l'action des ciseaux moléculaires. En effet, si les coupures sont imprécises, elles induisent des modifications indésirables du génome. Comme souvent, c'est en détournant un système naturel, un mécanisme de défense immunitaire des bactéries, que des généticiens sont parvenus à diriger l'action des ciseaux moléculaires. Infectées par un virus, les bactéries incorporent dans leur propre génome un petit morceau d'ADN du virus. Cette séquence d'ADN, appelée CRISPR, sert de vaccin contre le virus qu'elles ont rencontré. Les bactéries la reconnaissent lors d'une nouvelle infection et ciblent la destruction de la séquence de virus correspondante à l'aide d'un enzyme-ciseaux spécifique." (Prud'homme et Gompel 2013)
En septembre 2017 j'écrivais "De quoi alimenter le buzz dans les mois à venir !!". Bien confirmé

En mars 2017, Elizabeth Pennisi, rédactrice de Science publiait online un commentaire avec une vidéo sur le travail du labo de Daniel Kronauer à New York qui venait d'obtenir des fourmis mutantes de Ooceraea (Cerapachys) biroi. J'ai cherché la publication que je n'ai pas trouvé. J'ai demandé à plusieurs personnes qui n'avaient rien vu non plus. Le 10 août, la revue Cell publiait deux articles sur l'utilisation de CRISPR pour inhiber un gène de l'olfaction, l'un d'eux sur la fourmi clonale Ooceraea (Cerapachys) (Trible et al 2017) et l'autre sur Harpegnathos saltator (Yan et al 2017) accompagnés d'un commentaire de D. Friedman et D. gordon (Friedman et al 2017). En fait, j'ai eu plus d'explications par Romain Libbrecht qui a travaillé avec Kronauer : quand celui-ci a appris qu'un autre labo se lançait sur les CRISPR de fourmis, il a déposé la publi sur Ooceraea sur un site qui accepte les pré-publications. C'est public, c'est pratiqué souvent dans des disciplines comme la physique. Cela permet d'avoir les réactions des lecteurs et évite les commentaires anonymes des reviewers que l'on a tous subis... Cell a évité la polémique en publiant le même jour les deux articles. Nathaniel Herzberg (2018) a consacré deux pages entières dans le Monde Science et Médecine sur les fourmis, il reparle des fourmis mutantes "Nul doute que ces deux études vont, elles aussi, faire des petits, tant les insectes sociaux présentent d’intérêt. En effet, qu’est-ce qui fait que, à partir d’un génome apparemment identique, des fourmis deviennent ouvrières, soldates ou reines ?" et aussi "Autre piste d’intérêt, l’étude du
vieillissement : là encore, un même génome offre aux ouvrières une espérance de vie de sept mois, contre quatre ans à une reine. Vivre sept fois
plus longtemps avec les mêmes gènes, voilà qui n’a pas fini d’intéresser les humains.".

Ooceraea (Cerapachys) biroi est une fourmi clonale (clonal raider ant) sans reines dont l'étude a démarré à Villetaneuse par Pierre Jaisson et ses élèves. Elle a un cycle à deux phases, sédentaire puis avec des raids. Toutes les ouvrières sont fertiles. L'équipe de Kronauer a inhibé dans les oeufs un gène orco, qui produit une protéine permettant l'olfaction. Les fourmis normales pondent 6 oeufs toutes les 2 semaines, les transgéniques seulement 2. Elles meurent au bout de 2-3 mois et les normales au bout de 6-8 mois. Elles ont perdu leur sociabilité et sont perdues dans le nid.

Je pense que c'est Jurgen Liebig qui a incité l'autre labo de New York à se lancer sur les Harpegnathos, fourmis d'Inde. Ces fourmis sont connues pour leurs gamergates. Le blocage du même gène orco perturbe la formation du lobe antennaire et de la perception des odeurs.

Joseph Parker a pu étudier la symbiose chez les coléoptères (Staphylinidae), de manière absolument inédite, dans son laboratoire à l’Institut de technologie de Californie à Pasadena. C’est en éliminant certains gènes de coléoptères qui vivent avec des fourmis et de ceux qui ne vivent pas avec des fourmis, que Parker a pu analyser l’ADN des insectes modifiés à mesure que leurs modes de vie divergeaient : « Nous concevons un système modèle à partir de rien », a-t-il déclaré (Schmidt 2019, pas trouvé la réf de Parker).

Voir
- Herzberg, N. (2018). Les premières mutantes ont parlé. Le Monde Science et Médecine, n°300, 14 mars 2018, n°300. p. 4. Pdf
- Pennisi, E. (2017) World’s first genetically modified ants shed light on how complex insect societies evolved science.org, 8 March 2017, p. DOI: 10.1126/science.aal0880. http://www.sciencemag.org/news/2017/03/world-s-first-genetically-modified-ants-shed-light-how-complex-insect-societies-evolved. Pdf
- Schmidt, S. (2019) L’outil CRISPR a permis de créer de nombreux organismes modèles exotiques. trustmyscience, https://trustmyscience.com/crispr-creer-organismes-modeles-exotiques/ Pdf

Articles
- Friedman, D. A., D. M. Gordon and L. Luo (2017). The MutAnts Are Here. Cell 170(4): 601-602. 10.1016/j.cell.2017.07.046
- Peeters, C. and B. Hölldobler (1995). Reproductive cooperation between queens and their mated workers: the complex life history of an ant with a valuable nest. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92: 10977-10979 (Harpegnathos)
- Prud'homme, B. and N. Gompel (2013). Un nouvel outil pour façonner l’ADN. Le Monde Science & Médecine. 16 décembre 2013.
- Ravary, F. (2003). Comportement et organisation sociale de la fourmi parthénogénétique Cerapachys biroi (Forel), These de Doctorat de l'Universite Paris Nord, Biologie du Comportement.
- Trible, W., L. Olivos-Cisneros, S. K. McKenzie, J. Saragosti, N.-C. Chang, B. J. Matthews, P. R. Oxley and D. J. C. Kronauer (2017). orco Mutagenesis Causes Loss of Antennal Lobe Glomeruli and Impaired Social Behavior in Ants. Cell 170(4): 727-735.e710. 10.1016/j.cell.2017.07.001
- Yan, H., C. Opachaloemphan, G. Mancini, H. Yang, M. Gallitto, J. Mlejnek, A. Leibholz, K. Haight, M. Ghaninia, L. Huo, et al. (2017). An Engineered orco Mutation Produces Aberrant Social Behavior and Defective Neural Development in Ants. Cell 170(4): 736-747.e739. 10.1016/j.cell.2017.06.051