Les chercheurs du Centre VIB-UGent de biologie des systèmes végétaux ont amélioré la mutagenèse multiplex, ce qui réduit la complexité et le coût des projets d'édition du génome à grande échelle. Leurs résultats ont été publiés dans The Plant Journal .

Les expériences CRISPR/Cas augmentent continuellement, non seulement en termes de nombre de mutants créés grâce à une édition précise du génome, mais également en termes de nombre de gènes pouvant être mutés simultanément. Le laboratoire de Thomas Jacobs du VIB-UGent Center for Plant Systems Biology a développé des cribles permettant de muter systématiquement des dizaines, des centaines, voire des milliers de gènes à la fois.

L'objectif est d'améliorer l'efficacité des mutations germinales héréditaires et, à terme, de réduire la complexité et le coût des projets d'édition génomique à grande échelle.

Pour y parvenir, l'équipe s'est concentrée sur deux aspects clés de la conception du vecteur CRISPR/Cas9 :le promoteur qui pilote l'expression de Cas9 et les signaux de localisation nucléaire (NLS) qui dirigent la protéine vers le noyau. En génotypant des milliers de plantes d'Arabidopsis, ils ont découvert que l'utilisation du promoteur RPS5A pour exprimer Cas9 entraînait le taux de mutation le plus élevé et que flanquer la protéine Cas9 avec un NLS bipartite était la configuration la plus efficace pour créer des mutations germinales.

La combinaison de ces deux éléments aboutit à l'efficacité d'édition multiplex la plus élevée observée, avec 99 % des plantes hébergeant au moins une mutation knock-out et plus de 80 % avec 4 à 7 mutations.

"Cela représente une avancée significative dans le domaine de la génétique végétale et fournit un outil fiable et efficace pour les chercheurs qui se concentrent sur le génie génétique complexe. Ce que je trouve particulièrement intéressant, c'est l'effet du NLS. J'ose dire qu'il a eu un effet plus fort que le promoteur ", a déclaré le Dr Thomas Jacobs, chef de groupe au VIB-UGent Center for Plant Systems Biology

Les optimisations réalisées dans l'étude réduisent considérablement la complexité et le coût des projets d'édition du génome à grande échelle en science végétale. Pour le dire en chiffres :avec leur vecteur précédent, un écran CRISPR recherchant tous les doubles knock-outs de seulement 20 gènes était estimé nécessiter une population d'environ 18 000 plantes. Avec les nouveaux vecteurs, cela devrait prendre environ 3 000 plantes.

"Ces optimisations seront utiles pour générer des knock-outs d'ordre supérieur dans la lignée germinale d'Arabidopsis et s'appliqueront probablement également à d'autres systèmes CRISPR", a déclaré Ward Develtere, Ph.D. étudiant et auteur principal du rapport.