Des gènes musculaires humains dans l’ADN de la levure de boulanger
Construisant des gènes musculaires humains dans l’ADN de la levure de boulanger. La biotechnologue Pascale Daran-Lapujade et son équipe du Delft College of Technology ont réussi à construire des gènes musculaires humains dans l’ADN de la levure de boulanger. C’est la première fois que des chercheurs réussissent à placer une caractéristique humaine aussi vitale dans une cellule de levure. Leurs recherches ont été publiées dans Rapports de Cellules.
La caractéristique que le laboratoire de Daran-Lapujade a inclus dans les cellules de levure est régie par un groupe de dix gènes, sans lesquels les humains ne peuvent pas survivre; ils contiennent le plan d’une soi-disant voie métabolique. Un processus qui décompose le sucre pour capter l’énergie. Et, construire des blocs de construction cellulaires à l’intérieur des cellules musculaires. Cette procédure joue un rôle dans de nombreuses maladies, telles que le cancer, ce qui signifie que la levure modifiée pourrait servir de dispositif dans une étude médicale. “Maintenant que nous comprenons le processus complet, les scientifiques médicaux peuvent utiliser ce modèle de levure humanisée comme outil pour le dépistage des médicaments, et la recherche sur le cancer”. Déclare Daran-Lapujade.
L’homme et la levure sont similaires
Selon Daran-Lapujade, il existe de nombreuses similitudes entre une levure et un être humain. « Cela semble étrange puisque la levure vit comme des cellules uniques et que les humains sont constitués d’un système beaucoup plus complexe. Cependant, les cellules fonctionnent sous une forme très similaire. Par conséquent, il est tout à fait courant en science de transplanter des gènes humains dans une levure. Parce que les scientifiques peuvent se débarrasser de toutes les autres interactions qui pourraient exister dans le corps humain, la levure fournit un environnement propre où ils peuvent examiner un seul processus.
«Par rapport aux cellules ou aux tissus humains, la levure est un organisme fantastique pour sa simplicité à se développer et son accessibilité génétique. Son ADN pourrait être facilement modifié pour répondre à des questions fondamentales ». Explique Daran-Lapujade. “De nombreuses découvertes cruciales comme le cycle de division cellulaire s’élucident grâce à la levure.”
Des gènes musculaires humains dans l’ADN de la levure de boulanger: Levure humanisée
Auparavant, l’équipe de Daran-Lapujade a réussi sur ingénierie des chromosomes artificiels qui fonctionnent comme un système d’ADN pour créer des nouvelles fonctions dans la levure. À partir de là, ils ont voulu observer jusqu’où ils pouvaient aller en incluant plusieurs gènes humains. Et, des voies métaboliques entières et si les cellules fonctionneraient toujours comme un tout. “Et si nous prenons la même équipe de gènes qui contrôle la consommation de sucre et la production d’énergie des muscles humains dans la levure ?” se demandait Daran-Lapujade. « Pouvons-nous humaniser un travail aussi important et complexe dans la levure ?
Avec une facilité surprenante, Ph.D. les étudiants et co-1ers auteurs Francine Boonekamp et Ewout Knibbe ont pu concevoir une levure humanisée. « Nous ne nous contentent pas de transplanter les gènes humains dans la levure. Nous avons également supprimé les gènes de levure correspondants et les avons complètement remplacés par les gènes musculaires humains ». Décrit Daran-Lapujade. “Vous pourriez penser que vous ne pouvez pas échanger la version levure avec la version humaine car il s’agit d’un processus si spécifique et étroitement régulé à la fois dans les cellules humaines et dans les cellules de levure. Néanmoins, cela fonctionne comme un charme.
Humanisant plus loin
Les chercheurs ont travaillé avec le laboratoire du professeur Barbara Bakker (University Medical Center Groningen), où ils peuvent comparer l’expression de gènes humains dans la levure et leur environnement musculaire humain natif, en utilisant des cellules de tissus humains cultivées en laboratoire. Les propriétés des enzymes humaines créées dans la levure et dans leurs cellules humaines natives étaient remarquablement similaires, soutenant la valeur de la nouvelle levure humanisée, comme modèle pour les cellules humaines.
Ce processus n’est qu’une infime partie du métabolisme humain. Il existe de nombreuses autres procédures similaires entre la levure et les cellules humaines qui peuvent s’examiner dans des levures humanisées. Alors que Daran-Lapujade se concentre sur les aspects fondamentaux, et technologiques de la levure d’ingénierie. Et, ne prévoit donc pas d’examiner elle-même les applications de la levure humanisée. Elle espère collaborer avec d’autres scientifiques intéressés par l’utilisation de l’outil. “Ce n’est que le point de départ”, déclare-t-elle. “Nous pouvons humaniser la levure plus loin. Et, également construire étape par étape un environnement humain plus complexe dans la levure.”
Référence:
Francine J. Boonekamp et al, Humanisation complète de la voie glycolytique chez Saccharomyces cerevisiae, Cell Reports (2022). DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111010
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