« Du pain sur la plante » : jStack, un outil d’empilement de gènes par la levure pour la plante
Dominique Loqué du laboratoire Microbiologie, adaptation et pathogénie a développé, en collaboration avec plusieurs équipes aux Etats-Unis, une nouvelle approche de l’assemblage dans la levure de gènes et fragments génomiques codant différentes propriétés agronomiques. Cette technologie, peu couteuse et accessible à tous les laboratoires, devrait changer la vision de la difficulté à modifier les plantes et accélérer l’innovation agronomique. Cette étude a été publiée le 26 octobre 2016 dans la revue Nature Communications.
Pour répondre aux besoins d’une économie et d’une agriculture durables, les biologistes sont aujourd’hui à la recherche de nouvelles technologies renforçant notre connaissance du vivant, mais permettant également d’élaborer des systèmes bio-inspirés qui exploitent les propriétés du vivant. L'avènement de la biologie synthétique chez les microorganismes a déjà démontré son fort potentiel dans différents domaines. Cependant, la biologie de synthèse végétale a jusqu'ici été entravée par une pénurie d’outils, notamment de banques de modules d’expression (par exemple des promoteurs, des terminateurs et des régulateurs), de stratégies d'assemblage de l’ADN efficaces et robustes, ainsi que de vecteurs de transformation supportant ces nouvelles approches.
La technologie mise au point par D. Loqué et ses collaborateurs aux USA, est porteuse d’une véritable révolution dans le domaine de la biologie synthétique chez les plantes. Ces chercheurs ont développé un système polyvalent (nommé jStack) utilisant la capacité naturelle de la levure pour assembler efficacement, par recombinaison homologue, des gènes et des fragments d’ADN variables de petites et grandes tailles dans des vecteurs de transformation de plantes. Ils démontrent comment cette méthode permet la bio-production, chez de nouvelles plantes hôtes, de molécules d'intérêt pharmaceutique et industriel, ainsi que la fabrication de biocarburants potentiels. Cette approche permet également de combiner des traits agronomiques issus de plantes (par exemple des gènes de résistance aux maladies), et de les réimplanter dans une nouvelle espèce afin de répondre à des besoins agronomiques. Elle constitue ainsi une puissante alternative aux stratégies classiques de sélection variétale.
Cette méthode répond donc aux besoins fondamentaux des biologistes pour étudier les mécanismes du vivant et pour mieux utiliser les plantes, aussi bien à des fins de substitution des produits d’origine pétrolières que de production de molécules pour la santé humaine, et ainsi faire face aux défis environnementaux et agricoles futurs.
Figure : Vecteur binaire modifié pour être capable, grâce à la présence de cassettes de réplication (couleurs), d’être amplifié chez les bactéries de type E. coli et Agrobacterium (boites jaune et orange respectivement) et chez les levures (boite bleue). Ce vecteur permet également la recombinaison homologue chez la levure (croix rouge), et facilite donc grandement l’assemblage d’importants fragments d’ADN de plante.
© Dominique Loqué
En savoir plus
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A robust gene-stacking method utilizing yeast assembly for plant synthetic biology.
Shih PM, Vuu K, Mansoori N, Ayad L, Louie KB, Bowen BP, Northen TR, Loqué D.
Nat Commun. 2016 Oct 26;7:13215. doi: 10.1038/ncomms13215