New breeding techniques

CRISPR - Cas9 : but + comment peut-il se faire ?

Conduire une nucléase sur une séquence cible à l’aide d’un guide, petite mol d’ADN, pour qu’elle clive la séquence. Réflexe cellulaire : réparer la séquence endommagée→ peut se faire de 2 manières : (KO et KI = 2 méthodes de transgenèse).

Méthodes de transgénèse (x2)

• De façon non-homologue = NHEJ (Non-Homologous End-Joining) : insertions/délétions aléatoires adns le site de coupure → inactivation du gène ciblé, Knock-Out technique.

• De façon homologue = HDR (Homologous Directed Repair) : modèle de réparation fidèle car le site de coupure est remplacé par une séquence d’ADN homologue→ Knock-In technique, moins efficace mais permet d’intégrer ce qu’on veut.

CRISPR - Cas9 : protocole

Etudes menées sur culture cellulaire (bcp plus simple que sur des animaux vivants)→on sélectionne uniquement les cellules qui ont subi la modification qu’on voulait, on retire leur noyau qu’on met dans un ovocyte énucléé pour produire des animaux par clonage somatique.

Possible aussi mais + compliqué : étude sur des zygote stade 1 cellule et induire les modifications voulues sur ces cellules en introduisant l’ARNm codant pour Cas9 + ARN guide. On a une modification génétique constitutionnelle qui apparaît chez un individu.

Avantages de CRISPR - Cas9

Meilleure précision/+ de finesse, moindre coût, plus rapide, plus grande efficacité.

Transgénèse : principe + progrès

Intégrer dans le génome d’une espèce donnée des gènes qui n’ont jamais été décrits chez cette espèce là, processus est utilisé depuis longtemps en amélioration des plantes (environ 20 ans), on franchit la barrière de l’espèce. Avec CRISPR on peut faire de la transgénèse de précisions (vaches plus résistantes aux mammites).

Precision Breeding (sélection de précision)

Repérage d’une mutation particulière chez un ind. qui lui donne un intérêt particulier (ex : gène « sans cornes ») →on répend cette mutation chez les autres ind. de cette espèce. On ne créé rien de nouveau mais on accélère le processus de transmission par rapport à ce qu’il serait par reproduction naturelle.

Genome Editing (modification de génome) : principe + types de cellules modifiées (x2)

Création de nouveaux variants pas présents dans l’espèce → inactivation d’un gène qui confère une caractéristique particulière à l’animal. 2 types de cellules peuvent être modifiées :

• Cellules embryonnaires : zygote stade 1 cellule → par injection on induit une modification constitutionnelle. Dès la première génération, on obtient des ind. dont toutes les cellules sont porteuses de la modif. Mais difficile de savoir si on est bien au stade 1 cellule et si ce n’est pas le cas → ind. mosaïque

• Cellules somatiques : application de la technique de réparation homologue → noyau de la cellule somatique prélevé, modifié, réimplanté dans une cellule énuclée = syst. de clonage par transfert de noyau (rendement faible) Principaux animaux génétiquement modifiées (AGN) sont les souris de laboratoire (création de population de souris présentant une disposition à une maladie, etc...).

Quel est le seul AGN d’élevage aujourd’hui ?

Le saumon AquAdvantage → introduction dans le génome de nb gènes codant pour l’hormone de croissance + gène anti-gel qui permet l’expression des facteurs de croissance quelle que soit la T°C. Important d’éviter la contamination du milieu naturel avec les AGN (précautions à prendre pour l’élevage).

Quels sont les arguments des lobby en faveur des AMG (Animaux Génétiquement Modifiés)

Interdit aujourd’hui, lobby mettent en avant de nouveaux objectifs pour l’application de CRISPR-Cas9 :

• Amélioration de la santé des animaux d’élevage→diminuer l’utilisation d’ATB

• Amélioration BEA

• Réduction de l’impact environnemental

• Production d’une alimentation plus adaptée pour les consommateurs

Mammites : enjeu + application

Pathologie n°1 des élevages laitiers → enjeu économique. De +, la santé de la mamelle représente quasi 40% des ATB utilisés.

Application : VL transgéniques produisant des prots humaines (donc non nocives pour la consommation humaine) anti-microbiennes (ex : lysozyme) dans leurs glandes mammaires. Mais pas que des bénéfices : les ß peuvent dvp des résistances au lysozyme, il peut y avoir un impact défavorable sur pls générations, ...

SDRP (Syndrome Dysgénésique Respiratoire Porcin) : enjeu + application

Pathologie n°1 des élevages PC qui induit avortement et mort précoce des porcelets → vaccins inefficaces car le virus évolue très vite, une fois l’élevage infesté difficile de l’assainir.

Application : inactivation du gène CD163 codant la prot. visée par le virus qui lui permet l’entrée dans la cellule hôte. Mais pas que des bénéfices : si cette prot. a d’autres fcts on les inactive aussi → modification de la physiologie de ces animaux. De +, le virus peut s’adapter et modifier son cycle viral.

PPA (Peste Porcine Africaine) : enjeu + application

En quelques mois 4 millions de truies tuées (alors qu’il y en a seulement 1 million en France...).

Application : La résistance du phacochère serait due à un allèle spécifique au locus Rela. On produit donc des animaux qui ont intégré dans leur génome l’allèle à priori résistant que l’on trouve chez phacochère mais pas chez le PC domestique.

Intérêt environnemental des cochons AGM possédant une phytase

Cochons AGM possédant une phytase → capables de métaboliser le phosphore, principal élément polluant dans les lisiers de cochons (avec cette technique : - 75% de P dans le lisier). Mais est-ce nécessaire ? On pourrait aussi étaler les élevages PC sur le territoire pour minimiser l’impact du lisier sur l’environnement.

Intérêt environnemental des élevages de saumons offshore

Elevage de saumons offshore (saumon gras)→élevage dans des cages pour que les AGM n’aillent pas polluer génétiquement les stocks sauvages. Solution : produire poissons stériles (femelle triploïdes) grâce à CRISPR-Cas9 pour préserver les stocks sauvages, mais induisent malformations et difficultés pour les poissons à se nourrir.

Citer un outil supplémentaire pour lutter contre les espèces considérées comme « indésirables » (plantes, insectes, animaux) vivant dans le milieu naturel

Gene drive

Amélioration du bien-être animal (x4)

• Ecornage : au lieu d’écorner les vaches → mutation naturelle sans cornes tout en gardant chez ces ind. un fort potentiel génétique. Pb : peut induire certaines malformations.

• Elimination des poussins : ind. mâles systématiquement détruits après éclosion (pour pouvoir faire le sexage) par broyage. Alternatives : détection prénatale des mâles ou CRISPR-Cas9 en créant des animaux transgéniques qui seraient fluorescents dans l’œuf si possèdent 2 chr. du sexe masculin.

• Coloration de la robe : vaches sont éditées avec une couleur de robe plus claire pour mieux tolérer la chaleur, notamment dans les régions chaudes (Australie) ou dans un contexte de réchauffement climatique.

• Alternative à la castration des PC : A la place de castration avec gestion de la douleur, ou vaccins hormonaux controversés.

Amélioration de la valeur nutritionnelle des produits (x3)

• Vaches laitières → produire du lait sans prots. allergisantes / Brebis→lait enrichi en mélatonine

• Animaux culards (BBB) → bcp plus de fibres musculaires à cause du KO du gène de la myostatine. Même principe pour poissons et PC avec une hypertrophie musculaire.

• BV → « boys only » : utiliser CRIPSR-Cas9 pour obtenir des taureaux dont les descendants sont tous des mâles

Limites et questionnements sur la technique CRISPR-Cas9 (x6)

• « Off-target » : de nb autres régions du génome que celle ciblée pourraient être affectées

• Une révolution pour la sélection et l’élevage ?

• Peu de gènes candidats dont on est sûr de l’utilisation (certains gènes ont plusieurs actions sur l’organisme et pas toutes connues) → peut-on considérer qu’on maîtrise toutes les conséquences des modifications qu’on réalise, même très précises et ciblées, sur la physiologie des animaux ?

• On peut créer une résistance génétique à des maladies infectieuses mais est-elle durable ?

• Les nouveaux produits obtenus doivent-ils être classés en tant qu’OGM ?

• Risque du bioterrorisme : rendre des µ-organismes pathogènes plus résistants