Increasing the shelf life of tomato fruit by editing the β-D-N-acetylhexosaminidase (β-hex) gene using CRISPR/Cas9 technology.

Cette étude démontre que l'utilisation de la technologie CRISPR/Cas9 pour inactiver le gène de la β-D-N-acétylhexosaminidase (β-hex) chez les plants de tomate prolonge efficacement la durée de conservation et la fermeté des fruits sans compromettre la qualité ni introduire d'éléments transgéniques.

L'essentiel

Imaginez que vous avez un panier de tomates. Vous voulez qu'elles restent fermes et fraîches sur l'étagère aussi longtemps que possible, mais la nature possède un « minuteur de maturation » intégré qui les rend molles et pâteuses trop rapidement.

Pendant longtemps, les agriculteurs ont tenté de résoudre ce problème par le croisement conventionnel. Imaginez cela comme essayer de trouver une aiguille spécifique dans une botte de foin en tamisant toute la pile. Cela prend énormément de temps, et chaque fois que vous retirez une tomate qui reste ferme, vous risquez de perdre accidentellement d'autres bonnes caractéristiques, comme son goût ou sa couleur.

Ensuite, il y a eu une autre méthode appelée interférence par ARN. Bien qu'elle ait fonctionné, c'était comme placer un panneau « Ne pas déranger » sur un gène que certaines personnes jugeaient trop intrusif, s'inquiétant de laisser derrière eux des éléments « transgéniques » (étrangers) dans la plante.

Cet article présente un nouvel outil, plus précis : CRISPR/Cas9. Si le croisement conventionnel ressemble au tamisage d'une botte de foin, et l'interférence par ARN à l'ajout d'un post-it sur un livre, CRISPR/Cas9 est comme disposer d'une paire de ciseaux moléculaires capable de découper une phrase spécifique dans une histoire sans laisser de trace.

Voici ce que les scientifiques ont fait :

1. La Cible : Ils ont identifié un gène spécifique appelé $\beta$-hex. Vous pouvez considérer ce gène comme le « interrupteur de ramollissement » dans le manuel d'instructions de la tomate. Lorsque cet interrupteur est activé, le fruit se décompose et devient mou.
2. L'Édition : En utilisant les ciseaux CRISPR, ils ont coupé le gène $\beta$-hex dans l'ADN de la tomate. Plus précisément, ils ont réalisé une petite coupure désordonnée (appelée « indel ») dans les deux premiers chapitres (exons 1 et 2) des instructions du gène.
3. Le Résultat : Parce que les instructions étaient brisées, l'« interrupteur de ramollissement » ne pouvait pas s'activer. Les tomates mutantes résultantes étaient comme des voitures dont les freins étaient bloqués ; elles ne pouvaient tout simplement pas devenir molles aussi rapidement que les tomates normales.

L'Essentiel :
Les tomates portant ce gène édité sont restées fermes et intactes beaucoup plus longtemps que les tomates ordinaires. Fait crucial, les scientifiques ont examiné les fruits et ont constaté que cette durée de conservation supplémentaire n'avait pas altéré le goût ni la qualité. Ils n'ont rien ajouté d'étranger à la plante ; ils ont simplement désactivé la partie de la recette qui faisait que le fruit devenait pâteux trop vite.

Résumé technique

Résumé technique : Augmentation de la durée de conservation des tomates par édition du gène β-hex via CRISPR/Cas9

Énoncé du problème
L'objectif principal de nombreux programmes de sélection de tomates est de développer des variétés aux fruits fermes et intacts, possédant une durée de conservation prolongée. Les méthodes de sélection conventionnelles pour y parvenir sont souvent longues et comportent le risque de perdre involontairement des traits agronomiques souhaitables par traînée de liaison. De plus, bien que l'interférence par ARN (ARNi) ait été explorée pour supprimer les gènes liés à la maturation, les préoccupations des consommateurs concernant la présence d'éléments transgéniques dans de telles plantes ont limité leur adoption. Il existe un besoin distinct d'une approche de sélection qui surmonte ces obstacles temporels et réglementaires/consuméristes sans introduire d'ADN étranger.

Méthodologie
Pour répondre à ces défis, cette étude a utilisé la technologie d'édition génique CRISPR/Cas9 pour cibler le gène de la β-D-N-acetylhexosaminidase (β-hex), connu pour être impliqué dans le processus de maturation du fruit de la tomate. Les chercheurs ont conçu un système CRISPR/Cas9 pour induire une invalidation (knockout) du gène β-hex. Suite au processus d'édition, les plantes mutantes résultantes ont été criblées pour identifier des altérations génomiques spécifiques. L'étude s'est concentrée sur la caractérisation des mutations au sein de la structure du gène, en recherchant spécifiquement des insertions ou des délétions (indels) dans les régions codantes.

Résultats clés
L'application de CRISPR/Cas9 a permis de générer avec succès des plants de tomates présentant des mutations ciblées dans le gène β-hex. L'analyse génomique a confirmé la présence de mutations indel spécifiquement localisées dans les exons 1 et 2 du gène cible. L'évaluation phénotypique de ces plantes mutantes a révélé que l'invalidation du gène a entraîné une augmentation de la fermeté des fruits et une prolongation de la durée de conservation par rapport aux plantes témoins non éditées. Crucialement, ces améliorations des attributs post-récolte ont été obtenues sans affecter négativement la qualité globale du fruit.

Signification et affirmations
L'article postule que l'utilisation de la technologie CRISPR/Cas9 offre une solution viable aux limites de la sélection conventionnelle et des approches basées sur l'ARNi. En éditant directement le gène endogène β-hex pour créer une invalidation, l'étude démontre une méthode pour améliorer efficacement la durée de conservation et la fermeté des fruits. La signification de ce travail réside dans sa capacité à contourner les contraintes de temps de la sélection traditionnelle et les préoccupations des consommateurs associées aux éléments transgéniques, fournissant un outil précis pour améliorer la qualité des fruits de tomate tout en maintenant l'intégrité d'autres traits souhaitables.