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Les cellules à génome synthétique minimaliste subissent une division cellulaire normale

LES SCIENCESLA BIOLOGIELes cellules à génome synthétique minimaliste subissent une division cellulaire normale

Des cellules avec un génome synthétisé entièrement artificiel ont été signalées pour la première fois en 2010, à partir desquelles une cellule génomique minimaliste a été dérivée qui a montré une morphologie anormale lors de la division cellulaire. L'ajout récent d'un groupe de gènes à cette cellule minimaliste a restauré la division cellulaire normale

Les cellules sont les unités structurelles et fonctionnelles de base de la vie, une théorie proposée par Schleiden et Schwann en 1839. Depuis lors, les scientifiques se sont intéressés à comprendre les fonctions cellulaires en essayant de déchiffrer pleinement le code génétique pour comprendre comment la cellule se développe et se divise pour donner naissance à plusieurs cellules de même nature. Avec l'avènement de L'ADN séquençage, il a été possible de décoder la séquence du génome, tentant ainsi de comprendre les processus cellulaires pour comprendre la base de la vie. En 1984, Morowitz a proposé l'étude des mycoplasmes, les cellules les plus simples capables de croissance autonome, pour comprendre les principes de base de la vie.  

Depuis lors, plusieurs tentatives ont été faites pour réduire la taille du génome à un nombre minimaliste donnant naissance à une cellule capable d'effectuer toutes les fonctions cellulaires de base. Les expériences ont d'abord conduit à la synthèse chimique du génome de Mycoplasma mycoides de 1079 Kb en 2010 et a été nommée JCVI-syn1.0. D'autres suppressions effectuées dans JCVI-syn1.0 par Hutchinson III et al. (1) a donné naissance à JCVI-syn3.0 en 2016 qui avait une taille de génome de 531 Kb avec 473 gènes et avait un temps de doublement de 180 minutes, bien qu'ayant une morphologie anormale lors de la division cellulaire. Il possédait encore 149 gènes aux fonctions biologiques inconnues, suggérant la présence d'éléments encore inconnus et essentiels à la vie. Cependant, JCVI-syn3.0 fournit une plate-forme pour étudier et comprendre les fonctions de la vie en appliquant les principes de l'ensemble.génome l'oeuvre. 

Récemment, le 29 mars 2021, Pelletier et ses collègues (2) ont utilisé JCVI syn3.0 pour comprendre les gènes nécessaires à la division cellulaire et à la morphologie en introduisant 19 gènes dans le génome de JCVI syn3.0, donnant naissance à JCVI syn3.0A qui a une morphologie similaire à JCVI syn1.0. lors de la division cellulaire. 7 de ces 19 gènes, comprend deux gènes connus de division cellulaire et 4 gènes codant pour des protéines associées à la membrane de fonction inconnue, qui ensemble ont restauré le phénotype similaire à celui de JCVI-syn1.0. Ce résultat suggère la nature polygénique de la division cellulaire et de la morphologie dans une cellule génomiquement minimale.  

Étant donné que le JCVI syn3.0 est capable de survivre et de se multiplier sur la base de son génome minimaliste, il peut être utilisé comme organisme modèle pour créer différents types de cellules ayant des fonctions variées qui peuvent être bénéfiques pour l'homme et l'environnement. Par exemple, on peut introduire des gènes qui conduisent à la dissolution des plastiques afin que le nouvel organisme créé puisse être utilisé pour la dégradation des plastiques de manière biologique. De même, on peut envisager d'ajouter des gènes relatifs à la photosynthèse dans JCVI syn3.0, ce qui permet d'utiliser le dioxyde de carbone de l'atmosphère, réduisant ainsi ses niveaux et contribuant à réduire le réchauffement climatique, un problème climatique majeur auquel l'humanité est confrontée. Cependant, de telles expériences doivent être traitées avec la plus grande prudence pour s'assurer que nous ne libérons pas dans l'environnement un super-organisme difficile à contrôler une fois libéré. 

Néanmoins, l'idée d'avoir une cellule avec un génome minimaliste et sa manipulation biologique peut conduire à la création de types cellulaires variés avec des fonctions diverses capables de résoudre les problèmes majeurs auxquels l'humanité est confrontée et sa survie ultime. Cependant, il existe une distinction entre la création d'une cellule entièrement synthétique et la création d'un génome fonctionnellement synthétique. Une cellule artificielle entièrement synthétique idéale consisterait en un génome synthétisé ainsi que des composants cytoplasmiques synthétisés, un exploit que les scientifiques aimeraient réaliser le plus tôt possible dans les années à venir, alors que les progrès technologiques atteignent leur apogée.  

Le développement récent pourrait être un tremplin vers la création d'une cellule entièrement synthétique capable de croissance et de division. 

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Références:  

  1. Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. Conception et synthèse d'un génome bactérien minimal. Sciences 25 Mars 2016 : Vol. 351, numéro 6280, aad6253 
    DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad6253   
  1. Pelletier JF, Sun L., et al 2021. Exigences génétiques pour la division cellulaire dans une cellule génomiquement minimale. Cellule. Publié : 29 mars 2021. DOI : https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008 

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Rajeev Soni
Rajeev Sonihttps://www.RajeevSoni.org/
Le Dr Rajeev Soni (ID ORCID : 0000-0001-7126-5864) est titulaire d'un doctorat. en biotechnologie de l'Université de Cambridge, Royaume-Uni et a 25 ans d'expérience de travail à travers le monde dans divers instituts et multinationales tels que The Scripps Research Institute, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux et en tant que chercheur principal avec US Naval Research Lab dans la découverte de médicaments, le diagnostic moléculaire, l'expression de protéines, la fabrication de produits biologiques et le développement commercial.

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