Multiple approaches for CRISPR-based targeting of DNA methylation to promoters of bacterial and viral susceptibility genes in cassava

Imaginez les plants de manioc comme une ville en pleine effervescence. Pour garder cette ville en sécurité, il y a des gardes de sécurité (le système immunitaire de la plante) et des portes spécifiques (les gènes) qui contrôlent l'accès. Malheureusement, certains acteurs malveillants — comme la bactérie causant le flétrissement bactérien du manioc et le virus causant la maladie de la striure brune du manioc — ont trouvé les clés de maître de ces portes. Une porte spécifique, appelée MeSWEET10a, est une entrée VIP dont les bactéries ont absolument besoin pour entrer et causer des dégâts.

Dans cette étude, des scientifiques ont testé une nouvelle façon de verrouiller ces portes sans pour autant démolir tout l'immeuble. Au lieu d'utiliser les « ciseaux CRISPR » traditionnels pour couper et supprimer le gène (ce qui revient à démolir entièrement la porte), ils ont utilisé un outil plus doux et plus récent : l'édition de l'épigénome basée sur CRISPR.

Considérez l'ADN de la plante comme un long manuel d'instructions. Habituellement, la plante lit les instructions pour la porte « MeSWEET10a » de manière forte et claire. Les scientifiques ont utilisé deux types de « surligneurs » différents (des enzymes spécialisées appelées méthyltransférases) attachés à l'outil CRISPR. Leur objectif était de surligner les instructions pour la porte MeSWEET10a d'une manière qui dit à la plante : « Ignorez cette page ; ne la lisez pas ».

Voici ce qui s'est passé lorsqu'ils ont testé cela sur des plants de manioc :

• Le surlignage a fonctionné : Les deux outils de surlignage ont réussi à ajouter une couche de « ruban adhésif moléculaire » (méthylation de l'ADN) sur le manuel d'instructions du gène MeSWEET10a. Ce ruban a agi comme un bouton de sourdine, baissant le volume du gène.
• Les portes sont restées fermées : Parce que le gène était mis en sourdine, les bactéries n'ont pas pu trouver leur entrée VIP. En conséquence, les feuilles infectées ne présentaient pas les symptômes habituels de « l'imbibition d'eau » (qui donnent l'impression que les feuilles pourrissent ou absorbent trop d'eau). Les plantes étaient bien plus aptes à combattre ces bactéries.
• Double mission : Les scientifiques ne se sont pas arrêtés à une seule porte. Ils ont également utilisé cette technique de surlignage sur deux autres portes que le virus de la striure brune du manioc aime utiliser. Ils ont réussi à appliquer le « ruban de sourdine » sur les trois cibles en même temps.
• Le système de feu de signalisation : Les chercheurs ont remarqué une relation entre leur surlignage et les feux de signalisation naturels de la plante. Lorsqu'ils ont ajouté leur « ruban de sourdine » (méthylation), les signaux de « feu vert » de la plante (appelés marques H3K4me3) ont disparu. C'est comme si mettre un panneau « Entrée Interdite » sur une porte éteignait automatiquement le signal « Allez ».
• La question de l'hérédité : Enfin, ils ont vérifié ce qui se passait lorsque les plantes avaient une génération « enfant ». Ils ont découvert que le « ruban de sourdine » était transmis à la génération suivante, mais qu'il était un peu instable. Sans la présence constante de l'outil de surlignage original pour réappliquer le ruban, l'effet de « mise en sourcine » commençait à s'estomper, et les instructions recommençaient à être lues.

En bref : Les scientifiques ont réussi à utiliser un « surligneur moléculaire » pour réduire au silence les gènes spécifiques dont les bactéries et les virus pathogènes ont besoin pour infecter le manioc. Cela a rendu les plantes plus résistantes aux maladies, mais la protection dépend du fait que l'outil reste actif, car l'effet de « mise en sourcine » n'est pas parfaitement stable une fois l'outil disparu.