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Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes : Génomique, génomique fonctionnelle, bioinformatique, biologie systémique (Blanc SVSE 6)
Edition 2010


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Développement d'outils de génomique fonctionnelle chez le nématode C. elegans.

Vers de nouveaux outils pour manipuler le génome du système modèle C. elegans
Le nématode Caenorhabditis elegans est un organisme utilisé comme modèle pour l'analyse d'un grand nombre de mécanismes fondamentaux grâce à la puissance des outils en particulier génétiques qui y sont disponibles. Ce projet vise à développer de nouveaux outils de génomique fonctionnelle pour manipuler le génome de C. elegans à grande échelle.

Un besoin de nouveaux outils pour manipuler le génome du nématode C. elegans
Le nématode C. elegans est un système puissant et apprécié pour analyser des mécanismes biologiques fondamentaux pertinents pour la recherche biomédicale. C. elegans a été déterminant pour identifier les gènes centraux de la machinerie de l'apoptose et pour caractériser le phénomène d'ARN interférence. 65 % des gènes impliqués dans des pathologies humaines sont conservés chez C. elegans, et les aspects essentiels de la biologie cellulaire, de la neurobiologie ou de la biologie du développement des mammifères sont récapitulés dans cet organisme.
Pour tirer le meilleur parti des modèles animaux, l'inactivation des gènes par «knock-out« et leur modification ciblée par «knock-in« sont des outils essentiels. Malgré des tentatives conduites depuis le début des années 90, la seule méthode efficace de modification du génome de C. elegans par recombinaison homologue a été publiée par l'équipe de Jean-Louis Bessereau en 2007. Elle repose sur la création d'une cassure chromosomique au site à modifier par excision du transposon de drosophile Mos1. Une limitation de cette technique est la nécessité d'avoir une insertion Mos1 dans le site à modifier. Ce projet permettra d'accroitre l'efficacité des technologies reposant sur l'utilisation du transposon Mos1 et d'explorer de nouvelles directions de modification du génome afin d'accroitre la puissance des outils génétiques disponibles chez C. elegans.

Amélioration des technologies Mos1 et nouvelles approches de modifications ciblées
Ce projet a trois objectifs principaux;
- la caractérisation d'une banque de souches de C. elegans contenant plusieurs dizaines de milliers d'insertions Mos1. Le séquençage des points d'insertion permettra ensuite d'isoler les souches contenant des transposons dans les gènes d'intérêt. Cette banque représente une ressource unique pour la communauté internationale.
- le développement de transposons Mos1 modifiés et hyperactif pour accroître l'efficacité des techniques de recombinaison homologue et développer de nouveaux outils de transgenèse
- l'utilisation de nucléases pour créer des cassures chromosomiques ciblées en l'absence de transposons Mos1

Résultats

Projet en cours.

Perspectives

Les outils générés seront accessibles à l'ensemble de la communauté internationale qui utilise le nématode comme système modèle. En particulier, l'ingénierie de gènes in vivo permet d'analyser la fonction de gènes dans des processus biologiques multiples et de modéliser certaines pathologies humaines.

Productions scientifiques et brevets

Projet en cours

Partenaires

GICC CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE CENTRE POITOU-CHARENTES

DKFZ Deutsches Krebsforschungszentrum - Allemagne

IBENS INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION PARIS XII

Aide de l'ANR 370 083 euros
Début et durée du projet scientifique - 36 mois

Résumé de soumission

Le nématode Caenorhabditis elegans est un organisme utilisé comme modèle pour l'analyse d'un grand nombre de mécanismes fondamentaux grâce à la puissance des outils en particulier génétiques qui y sont disponibles. Ce projet vise à développer de nouveaux outils de génomique fonctionnelle pour manipuler le génome de C. elegans à grande échelle. Premièrement, nous proposons d'établir de nouvelles ressources et de nouvelles techniques pour modifier le génome par recombinaison homologue. Deuxièmement, nous tenterons de mobiliser des éléments transposables recombinants qui permettront la mise au point d'outils innovants tels qu'un système de "gene trap" qui manquent encore à la panoplie des outils génétiques de C. elegans. Nos résultats devraient ainsi faciliter l'analyse des questions de biologie fondamentale posées chez cet organisme et, également, étendre les possibilités de modélisation des pathologies humaines chez le nématode.

Ce projet sera conduit par trois équipes :
- le groupe de Jean-Louis Bessereau (Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Paris) qui a été un des pionniers de l'utilisation du transposon de drosophile Mos1 comme outil génétique chez C. elegans. Ce groupe a optimisé la technique de mutagenèse insertionnelle reposant sur la mobilisation de Mos1 dans la lignée germinale de C. elegans. Récemment, ils ont développé une technique appelée MosTIC qui constitue la première stratégie efficace pour modifier des loci de C. elegans par recombinaison homologue.
- le groupe de Manfred Schmidt (DKFZ, Heidelberg) qui a développé des technologies de pointe pour identifier les points d'insertion d'éléments transposables dans les génomes. En particulier, ils ont mis au point une méthode d'analyse des sites d'intégration, appelée LAM-PCR (linear amplification-mediated PCR), permettant d'analyser les séquences ADN flanquantes au niveau de la cellule unique à partir d'échantillons hautement complexes.
- le groupe de Corinne Augé-Gouillou (GICC, Tours) est spécialisé dans l'analyse de la mécanique moléculaire de la transposition de Mos1. Ils ont récemment réussi à générer des transposons et des transposases Mos1 hyperactifs.
De plus, le projet sera conduit en interaction avec une entreprise de biotechnologies française qui a développé l'utilisation de méganucléases "à façon" pour la modification des génomes. Nous mettrons au point l'utilisation des ces agents chez C. elegans.

En combinant le savoir faire de ces différentes équipes, nous devrions pouvoir:
- caractériser une banque de souches contenant 80 000 insertions Mos1 et accroître ainsi considérablement la fraction des gènes de C. elegans manipulables par MosTIC.
-générer un système Mos1 hyperactif pour d'une part améliorer l'efficacité de la technique MosTIC et d'autre part mobiliser des vecteurs recombinants dérivés de Mos1
- utiliser les méganucléases pour le transfert de gène chez C. elegans et développer des protocoles efficace pour la transgenèse simple copie et modifier des loci chromosomiques.

 

Programme ANR : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes : Génomique, génomique fonctionnelle, bioinformatique, biologie systémique (Blanc SVSE 6) 2010

Référence projet : ANR-10-BLAN-1618

Coordinateur du projet :
Monsieur Jean-Louis BESSEREAU (INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION PARIS XII)
jlbesse@nullbiologie.ens.fr

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.