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Les résultats de ces travaux contenus dans sept études publiées le 9 mars dans la revue américaine Science aident également les scientifiques à mieux comprendre les composants génétiques indispensables à la vie.
Les 200 chercheurs travaillant au projet de génome synthétique de la levure, appelé Sc2.0 et piloté entre autres par Joel Bader, professeur d’ingénierie biomédicale à la faculté de médecine Johns Hopkins, avaient déjà réalisé un chromosome de synthèse de ce champignon microscopique unicellulaire en 2014. Ils en ont désormais produit cinq autres, soit un tiers du total.
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| Un consortium international de recherche a fait de nouvelles avancées clé vers l'assemblage d'un génome artificiel complet de la levure, un important modèle de recherche en biologie de synthèse. |
Le génome de la levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae) se compose de seize chromosomes, des structures cellulaires contenant les informations génétiques et portant les gènes qui sont transmis de génération en génération.
Les cellules de cet organisme ont aussi un grand nombre de similarités avec les cellules humaines.
"Ces résultats représentent un progrès majeur vers la création du premier organisme complexe synthétique", soulignent ces scientifiques.
Plusieurs autres chromosomes synthétiques sont en voie de création et ces chercheurs espèrent assembler et insérer le premier génome artificiel dans une cellule de levure d'ici deux ans. Ils fabriquent également de toutes pièces un 17e chromosome qui contiendra certaines informations génétiques.
Création de nouveaux antibiotiques
"Ces travaux ouvrent la voie à la conception de génomes synthétiques pour répondre aux besoins non satisfaits en médecine et dans les industries", comme la création de nouveaux enzymes ou d'antibiotiques, pointe Jef Boeke, directeur de l'Institut des systèmes génétiques (ISG) du Centre hospitalier universitaire Langone de New York, un des principaux auteurs.
Ces recherches "peuvent résoudre des questions essentielles quant à la nature de la machinerie génétique en reprogrammant des chromosomes dans des cellules vivantes", souligne-t-il.
Parmi les autres applications de ces avancées, les scientifiques citent de plus grandes capacités dans la thérapie génétique, actuellement limitée à l'insertion d'un seul gène. Il sera ainsi peut-être possible d'introduire un groupe de gènes pour traiter certaines pathologies.
Une de ces sept études établit les procédures à suivre pour créer le génome synthétique complet de la levure de boulanger.
Une autre étude offre la première structure en 3D de plusieurs chromosomes artificiels.
Un grand nombre de technologies et le logiciel mis au point dans le cadre du projet Sc2.0 sont également utilisés dans le projet GPr-write, une initiative similaire pour, dans les dix prochaines années, synthétiser la totalité des 46 chromosomes formant le génome humain ainsi que ceux de plantes.
Comprendre les maladies
"Les progrès réalisés dans le projet Sc2.0 vont sans aucun doute faire avancer notre compréhension des processus biologiques fondamentaux et du fonctionnement du génome", jugent dans un éditorial publié dans Science Krishna Kannan et Daniel Gibson, respectivement de Synthetic Genomics Inc et de la firme Synthetic Genomics, qui n'ont pas participé à ces recherches.
"De ce fait, il est possible de concevoir des modèles de souches de levure avec un haut degré de succès", estiment-ils.
Selon ces deux scientifiques "de tels organismes synthétiques pourraient être exploités comme modèles pour comprendre les maladies humaines, identifier des cibles thérapeutiques pour traiter des maladies et produire des médicaments".
En janvier dernier, des chercheurs américains du Scripps Research Institute avaient annoncé avoir fabriqué la première forme de vie stable avec un ADN en partie artificiel inséré des microbes E. coli.
Ces organismes semi-artificiels sont suffisamment viables pour être utilisés comme des machines biologiques pour fabriquer de nouveaux types de protéines qui n'existent pas dans la nature, selon ces scientifiques dont les travaux avaient été publiés dans les Comptes rendus de l'Académie américaine des sciences (PNAS).