Que sont les nucléases à doigt de zinc ?
- Domaine de reconnaissance avec protéine à doigt de zinc construite artificiellement
- Pas très précises
- Leur fabrication est longue et très coûteuse
- Les plus petites « ciseaux génétiques » connues à ce jour
Comme pour les autres procédés d’édition génomique, les ZFN permettent de modifier l’ADN (ou la séquence d’ADN) à des endroits précis, en insérant, supprimant ou remplaçant certains segments d’ADN.
Tout d’abord, la molécule d’ADN doit être « coupée » à un endroit précis. Les ZFN sont des protéines qui sont produites et utilisées précisément à cette fin. Le « doigt de zinc » (ZF), qui fait partie des ZFN, peut reconnaître un segment court spécifique de l’ADN (9 à 12 bases) et l’autre composant, la nucléase (N), coupe l’ADN à cet endroit. Deux ZFN sont nécessaires – elles se fixent en diagonale l’une par rapport à l’autre sur le double brin d’ADN – pour couper les deux brins. La coupure dans l’ADN déclenche l’un des deux mécanismes de réparation de l’ADN possibles de la cellule afin de relier à nouveau les extrémités ouvertes, ce qui entraîne une série de résultats possibles.
3 types de ZFN :
- ZFN‑1 : modifications de l’ADN plus petites, spécifiques à un endroit et aléatoires, qui peuvent être des délétions (suppressions), des substitutions (remplacements) ou des insertions (ajouts) de nucléotides. Dans ce cas, la cellule « répare » la « coupure » de manière plus ou moins aléatoire, en utilisant un mécanisme de réparation appelé « NHEJ » (jonction non homologue).
- ZFN‑2 : modification mineure et ciblée de l’ADN, telle que des « mutations ponctuelles » (modification d’un seul nucléotide). Ici, la réparation s’effectue selon les instructions d’un brin d’ADN matrice qui a été ajouté (un brin d’ADN ayant la même séquence que la zone cible, mais avec une ou deux modifications mineures ou une courte insertion). Le mécanisme de réparation utilisé ici est appelé « HR » (recombinaison homologue).
- ZFN-3 : insertions plus importantes de gènes ou de séquences régulatrices à des emplacements spécifiques. Dans ce type de procédure, comme dans le cas du ZFN-2, un brin d’ADN matrice est ajouté, mais celui-ci contient une séquence d’ADN supplémentaire plus longue (par exemple un ou plusieurs gènes) à intégrer.
Le gène pour la ZFN spécialement conçue est généralement introduit dans la plante par des techniques de génie génétique avec une transformation génétique standard, ce qui en fait d’abord un OGM. Une fois que les protéines ZFN ont été produites et ont rempli leur fonction, l’étape suivante consiste à sélectionner des lignées de plantes qui ne portent pas le transgène pour les protéines ZFN.
Applications commerciales ZFN‑1, 2 : la perte, la modification ou l’insertion d’un seul nucléotide (mutation ponctuelle) peut suffire à modifier certaines caractéristiques d’une plante, par exemple : tolérance aux herbicides, stérilité mâle ou femelle, couleur des fleurs, maturation retardée des fruits.
Modifications indésirables et risques :
- Imprécision de la cible : la technologie ZFN est connue pour son attachement non spécifique à l’ADN non ciblé, ce qui entraîne un nombre important de mutations indésirables dans le génome. Ces mutations peuvent a) influencer la fonction des protéines lorsqu’elles se produisent dans la séquence codante, ou b) influencer l’expression génétique lorsqu’elles se produisent dans des séquences régulatrices, de sorte que davantage de toxines végétales sont produites ou que des protéines importantes pour l’apport en nutriments, les défenses immunitaires ou la résistance aux maladies de la plante ne sont plus produites.
- Il est possible que les brins de matrice d’ADN ajoutés (ZFN‑2 et 3) soient intégrés de manière aléatoire, en tout ou en partie, dans le génome, comme c’est le cas pour les insertions transgéniques, ce qui détruit des gènes et des séquences régulatrices ou modifie potentiellement des protéines. Cela peut à son tour entraîner une baisse des performances, une plus grande vulnérabilité aux maladies, une accumulation de toxines et de résidus et une augmentation des allergènes.
- Les processus de transformation et de transfection, y compris la culture tissulaire, sont utilisés pour produire des plantes génétiquement modifiées à l’aide de ZFN. On sait que ces processus entraînent d’autres mutations (avec les risques mentionnés ci-dessus).
Conclusion : Les trois variantes de ZFN sont des techniques de génie génétique dont le but est de provoquer des modifications intentionnelles du patrimoine génétique et des propriétés d’un organisme. Toutes trois sont susceptibles d’avoir des effets indésirables, tant en raison de l’activité des ZFN que des effets des techniques de génie génétique, ce qui entraîne généralement des centaines de mutations et d’effets indésirables. En outre, les mécanismes de réparation des plantes n’ont pas fait l’objet de recherches approfondies, ce qui ajoute à l’incertitude. En raison du processus, des modifications et des risques, les ZFN doivent être classées comme OGM et nécessitent des évaluations approfondies des risques.
