Microbio 5 - copie.pptx - Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

COURS 2014 LA MICROBIOLOGIE, UN MONDE MYSTÉRIEUX Ils sont pe3ts, mais ils sont nombreux et très étranges -­‐ 5 – Biologie synthé@que Jeudi 25 Septembre 2014 Jean-­‐Pierre Henry Laboratoire Ma3ère et Systèmes Complexes hGp://www.msc.univ-­‐paris-­‐diderot.fr/~henry/ En savons nous assez pour fabriquer de nouveaux « microbes »? Etat des lieux dans un domaine mouvant Résumé des cours précédents •  Les trois premiers cours ont été consacrés à la découverte des virus et des bactéries •  Les premiers sont des programmes géné@ques capables de piloter une cellule afin d’assurer leur descendance •  Les secondes sont des en3tés unicellulaires possédant un matériel géné@que « non enveloppé » (procaryotes) •  Les cours ont souligné l’abondance de ces formes de vie et leur capacité à s’adapter à l’environnement, reflétant leurs 3 milliards d’années d’existence •  Les bactéries ont « inventé » de nombreux processus inconnus de nos cellules •  Le dernier cours a évoqué la luGe ouverte entre nos cellules et le microbes (immunologie) Introduc3on •  Les progrès de la bactériologie sont contemporains des progrès de la géné@que moléculaire •  Les techniques d’ADN recombinant permeGent de modifier un gène •  La bactériologie a découvert de nombreuses chaines biosynthé@ques et des propriétés de régula3on et d’adapta3on incroyables •  En sait-­‐on assez pour pouvoir manipuler ces éléments à notre profit et créer des organismes « ar@ficiels »? •  L’idée derrière la Biologie synthé3que est de créer des « Usines cellulaires » en partant de zéro ou en implantant des propriétés nouvelles dans des organismes existants Quelques précisions •  La biologie synthé3que va créer des Organismes Géné@quement Modifiés (OGM) •  L’ambi3on de créer des Usines cellulaires implique des applica3ons industrielles et donc des cultures en masse, ce qui restreint la modifica3on à des cellules facilement cul3vables (bactéries, levures) •  Les champs d’applica3on sont les biocarburants, les médicaments et des intermédiaires de l’industrie chimique •  Ces recherches ont aussi un intérêt théorique pour déterminer l’origine de la vie et l’évolu@on des espèces Les apports de la géné@que moléculaire La géné@que moléculaire permet la modifica@on du matériel géné@que bactérien Les enzymes de « restric3on » et l’ADN recombinant •  La véritable rupture a été la découverte des enzymes de restric@on (Werner Arber, Prix Nobel de Médecine 1978) •  Avant, l’ADN est un polymère immense, très fragile et il est impossible d’avoir des fragments homogènes •  Les enzymes de restric3on (plusieurs centaines, d’origine bactérienne) reconnaissent de courtes séquences sur les deux brins et ils coupent les deux brins d’une manière bien définie •  On peut réunir les fragments coupés avec une ligase Les enzymes de restric3on et leur u3lisa3on •  Par exemple: expression d’un gène de mammifère par E coli •  Le gène humain est isolé entre deux coupures par l’enzyme EcoR1 •  Un plasmide bactérien est coupé par la même enzyme •  Une ligase recolle les fragments •  Le plasmide recombinant est introduit dans la bactérie par transforma3on •  Le gène humain est exprimé avec le plasmide indépendamment du chromosome •  L’enzyme a permis un « copier-­‐
coller ». On peut aussi recombiner in vivo, sur le chromosome Les méthodes récentes d’ingénierie in vivo •  Dans la méthode MAGE (Mul3plexed Automated Genome Engineering), on u3lise une par3cularité de la réplica3on de l’ADN •  La polymérase avance de 3’ vers 5’, ce qui est compliqué pour un brin: sur celui-­‐ci, des amorces sont nécessaires •  La méthode MAGE introduit des amorces possédant des muta3ons •  Il suffit de faire des oligonucléo3des possédant les muta3ons (Esvelt & Wang (2013) Mol System Biol, 9, 641) Construc3on d’une souche « mul3plexée » •  La méthode précédente MAGE peut être appliquée pour introduire 10 à 100 muta3ons sur un génome •  Les oligonucléo3des sont appliqués en mélange; une sélec3on et l’efficacité de la méthode permeGent d’obtenir des mutants avec une seule muta3on •  Après séquençage, on peut les classer et recombiner les souches pour obtenir la souche reconstruite Les apports de la géné3que moléculaire La connaissance des séquences Les apports du séquençage de masse •  Le problème principal de la biologie synthé3que, c’est de prévoir le phénotype (comportement, métabolisme) à par3r du génotype (séquence du génome) •  Dans Escherichia coli, il ya près de 20% des 4 000 gènes dont on ignore la fonc3on •  Cependant, des milliers de génomes de bactéries sauvages ou de souches de laboratoire ont été séquencés et quelques règles générales ont été dérivées Génome de base (Core genome) •  Il existe de nombreuses souches (isolats) d ‘E coli, sauvages ou de laboratoire •  61 souches ont été séquencées et comparées •  La courbe bleue représente le nombre total de gènes (pan-­‐
génome); il dépasse 15 000 (dans une souche ≈ 4 000) •  La courbe rouge le nombre de gènes communs à toutes les souches •  Définir le génome de base est difficile (Lukjancenko et al (2010) Microbiol Ecol, 60, 708) L’environnement modifie le génome par transfert horizontal •  On parle de transfert horizontal quand deux gènes ont plus de 99% d’iden3té alors que les espèces sont distantes: plus de 2% de différence dans les ARN ribosomiaux 16s •  Dans le cas du microbiome humain, la fréquence du transfert horizontal (HGT) est x25 par rapport aux espèces non humaines; elle est supérieure quand les espèces sont sur le même site humain (Smillie et al (2011) Nature, 480, 241) Principes de la biologie systémique (1) •  Dans une première étape, les séquences codantes (pourpre) sont recherchées, puis les ARN messagers ( jaunes) et les protéines (vert) •  D’après la liGérature, certaines protéines s’associent pour former un enzyme (vert) et on repère les réac3ons catalysées (bleu) (Feis et al (2009) Nature Rev Microbio, 7, 129) Principes de la biologie systémique (2) •  À par3r de la liGérature, les réac3ons sont organisées pour donner un modèle du métabolisme •  Dans l’exemple, le modèle est proposé pour Helicobacter pylori, dont on ne connaît mal la physiologie •  Le génome comporte 1,67 Mbp et 1 590 séquences codantes (ORF) dont 1 091 ont des analogues •  Le modèle est construit sur 291 gènes (27% du total) et implique 339 métabolites (Schilling et al (2002) J Bact, 184, 4582) Principes de la biologie systémique (3) •  Le réseau est ensuite transformé en un modèle mathéma3que •  L’accumula3on d’équa3ons différen3elles est évitée en tenant compte des contraintes (méthodes COBRA, Constraint Based Recons3tu3on and Analysis) •  Les contraintes sont d’ordre physico-­‐chimique (conserva3on masse), mais aussi environnementales (milieu culture) et régulatrices •  Pour l’ensemble des réac3ons et des substrats, on crée une matrice; les données de contraintes limitent la distribu3on des flux possibles (Lewis et al (2012) Nature Rev Microbio, 10, 291) Principes de la biologie systémique (4) •  La validité du modèle est ensuite évaluée: on peut s’assurer que tous les métabolites et leur précurseurs sont bien présents (a) •  On peut aussi décrire une fonc3on « biomasse » et s’assurer de sa croissance tout en gardant les propor3ons entre les composants (b) •  On peut contrôler des propriétés physiologiques (f) ou des mutants (g) (Reed et al (2006) Nature Rev Genet, 7, 130) Les réseaux peuvent être commandés par optogéné3que •  Pour tester un modèle, on peut faire varier les substrats par microfluidique •  Une autre approche est d’introduire des systèmes photosensibles qui condi3onnent l’ac3vité de répresseurs-­‐
inducteurs régulant l’expression de gènes (Olson et al (2014) Nature Methods, 11, 449) Succès et difficultés •  Les approches décrites ont souvent été fructueuses •  Après itéra3ons, elles permeGent une descrip3on du métabolisme de bactéries •  Les différences entre modèle et expérience suggèrent de nouvelles réac3ons qui sont confirmées •  Mais, d’autres réseaux sont nécessaires pour décrire la transcrip3on des gènes et leur traduc3on •  Les modèles sont loin d’incorporer la totalité des gènes: pour E coli, les modèles u3lisent 2 000 gènes sur plus de 4 000 Une étape importante: A Whole-­‐Cell Computa3onal Model Predicts Phenotype from Genotype Karr et al (2012) Cell,150, 389 Ce travail est effectué sur la bactérie Mycoplasma genitalium, dont le pe3t génome con3ent 525 gènes Modèle de M genitalium (1) •  L’ensemble des 525 gène va être u3lisé mais les gènes sont assignés à des sous-­‐réseaux modélisés indépendamment •  On dis3ngue ainsi 28 sous réseaux qui échangent des métabolites, des protéines, de l’ARN et de l’ADN •  Les modes de modélisa3on des sous-­‐réseaux ne sont pas uniformes Modèle de M genitalium (2) •  L’hypothèse est que sur une base de temps de 1s, les sous réseaux sont sta3onnaires •  Le fonc3onnement des réseaux dépend de variables cellulaires (à gauche), influant sur certains réseaux (à droite) •  On démarre avec des valeurs cellulaires arbitraires et les réseaux calculent pour chacun l’évolu3on après 1 s de ces variables •  On effectue des itéra3ons mul3ples jusqu’à la fin du cycle cellulaire Modèle de M genitalium (3) •  On constate que les données cellulaires injectées suivent bien les données expérimentales (temps de doublement, répar33on des différents composants) •  Le modèle donne aussi des valida3ons indépendantes •  En E, on a les valeurs rela3ves des différents flux dans les mailles du réseau métabolique Modèle de M genitalium (4) •  Le modèle donne des informa3ons sur les 30 protéines capables se lier à l’ADN •  En A, on a la posi3on de ces protéines sur le chromosome bactérien (vert, ADN polymérase, violet, ARN polymérase) •  En B et D, pourcentage de l’ADN exploré •  Ces protéines peuvent entrer en collision sur l’ADN (E) Modèle de M genitalium (5) •  Le bilan énergé3que est aussi exploré •  En A, les molécules les plus importantes sont l’ATP et le GTP •  En C, on voit la consomma3on de GTP (vert) et d’ATP (Bleu) dans différentes étapes à différents moments du cycle Modèle de M genitalium (6) Le détail des anima3ons ainsi que d’autres anima3ons peuvent être obtenus sur: hGp://wholecellviz.stanford.edu/ Essais de biologie synthé3que Et maintenant fabriquer des machines La tenta3on de par3r de zéro: Craig Venter (1) •  L’objec3f a été de synthé3ser un génome complet, copie d’un génome existant et de l’insérer dans une bactérie d’une espèce différente, vidée de son matériel géné3que •  La bactérie choisie est une espèce de Mycoplasme (mycoides) et le receveur M capricolum •  Les deux génomes sont pe3ts (1,08 Mpb) et suffisamment différents pour pouvoir être dis3ngués (Gibson et al (2010) Science, 329, 52) La tenta3on de par3r de zéro: Craig Venter (2) •  Après avoir déterminé la séquence, la première étape a été de synthé3ser l’ADN •  Un pe3t nombre de séquences non indispensables ont été supprimées et quatre séquences non traduites ont été ajoutées pour servir de marqueurs (WM1-­‐4) •  1 000 casseGes de 1 000 pb ont été préparées (séquences + ou3ls) •  Les casseGes ont été assemblées en 100 éléments de 10 000 pb (bleu), puis en 10 éléments de 100 000 pb (vert) avant de fournir le génome (rouge) La tenta3on de par3r de zéro: Craig Venter (3) •  La manipula3on de ces gros fragments a demandé la mise au point de techniques adaptées •  Par exemple, les assemblages se sont faits in vivo chez la levure, par recombinaison •  Le transfert chez la bactérie réceptrice a été délicat, étant donné la fragilité de l’ADN complet •  L’ADN a été extrait enzyma3quement dans l’agarose •  Le transfert est mystérieux: il requiert du PEG (fusion de membrane). Les mycoplasmes n’ont qu’une membrane •  Il y a vraisemblablement un intermédiaire chimérique (à deux ADN), non mis en évidence La tenta3on de par3r de zéro: Craig Venter (4) •  Le résultat, JCV-­‐syn1.0 comporte bien l’ADN transplanté (marqueurs) •  La bactérie est viable et son temps de doublement est voisin de la cellule de départ, malgré l ’élimina3on de 19 protéines •  Les protéines après quelques divisions sont celles du donneur: c’est bien une bactérie synthé3que Un tour de force? •  L’expérience précédente est certainement difficile: l’analyse de la séquence doit être réalisée sans erreur; les auteurs notent qu’une seule erreur les a bloqués pendant plusieurs mois •  Mais l’informa3on apportée n’est pas énorme: la bactérie obtenue n’a pas de propriétés nouvelles •  Les recherches dans le domaine con3nuent: synthèse du chromosome 3 de la levure (Annaluru et al (2014) Science,344, 55); dans ce dernier cas les enjeux scien3fiques sont importants: réduc3on de la longueur du chromosome, coordina3on du génome) La recherche d’une « bactérie industrielle » •  De manière plus fréquente, la biologie synthé3que se propose d’u3liser les propriétés développées par les bactéries depuis 3 milliards d’années pour produire des composés difficiles à synthé3ser •  Les applica3ons fructueuses concernent des médicaments (an3bio3ques) ou des intermédiaires réac3onnels, des biocarburants et des composés u3les en chimie de synthèse comme les halogénures de méthyle •  Il s’agit plus de modifier une étape, mais d’introduire une chaine réac3onnelle, soit provenant d’une bactérie difficile à cul3ver, soit en agençant des réac3ons de différentes provenance L’intégra3on d’une chaine de synthèse (1) (Medema et al (2012) Nature Rev Micro, 10, •  L’analyse de mul3ples génomes permet de repérer des propriétés intéressantes sur des bactéries exo3ques •  Souvent ces propriétés sont des adapta3ons à des condi3ons par3culières, acquises par transfert horizontal de gènes •  Dans ce cas, les différents gènes sont regroupés en « clusters » situés sur le même brin de l’ADN •  Ces gènes seront réorganisés avant leur inser3on dans une bactérie « châssis » Le châssis et le génome minimal •  Le châssis doit être une bactérie cul3vable, mais dans laquelle on recherchera le génome minimal pour éviter les interférences •  On s’aGendrait à ce que le génome minimal soit commun à l’ensemble des bactéries, mais il n’existe pas de tel génome •  Il faut parler en termes de fonc3ons communes et des gènes correspondants (gènes persistants), environ 500 gènes •  Dans la pra3que, les bactéries cul3vables en masse sont peu nombreuses; la simplifica3on du génome peut représenter une diminu3on de 20% (Acevedo-­‐Rocha et al (2013) Trends GeneTcs, 29,273) L’intégra3on d’une chaine de synthèse (2) (Frasch et al (2013) Curr Opin Biotech, 24, 1144) •  L’étape de réorganisa3on des gènes est fondamentale •  Les séquences d’ADN non nécessaires sont supprimées •  Les régula@ons originelles sont supprimées (les facteurs de transcrip3on) •  L’usage des codons est modifié pour supprimer des séquences régulatrices cryp@ques •  Les gènes sont organisés en opérons (unités de régula3on), sous de nouveaux contrôles (contrôle orthogonal) Un exemple: le système de fixa3on de l’azote (1) •  De nombreuses bactéries fixent l’azote atmosphérique en NH3 assimilable biologiquement •  La chaine de biosynthèse correspondante de Klebsiella oxytoca a été transférée dans E coli •  La nitrogénase est un complexe enzyma3que de 5 protéines, impliquant de nombreux enzymes pour leur synthèse (Temme et al (2012) Proc Natl Acad Sc US, 109, 7085) Un exemple: le système de fixa3on de l’azote (2) •  Le système comporte 20 gènes dans 7 opérons (23,5 kpb) •  Dans un premier temps, des mutants (délé3ons) des composants chez Klebsiella ont permis de repérer les gènes inu3les (rouges) •  La chaine a été reconstruite in silico en supprimant tous les éléments régulateurs et en changeant l’usage des codons •  L’ADN a été synthé@sé in vitro •  Sur un plasmide différent, un élément de régula3on « orthogonal » a été construit Un exemple: le système de fixa3on de l’azote (3) •  Après introduc3on des deux plasmides dans E coli, on a une ac3vité nitrogénase induite après ac3va3on du plasmide contrôleur •  CeGe ac3vité est inférieure à 10% de celle observée chez Klebsiella Autre exemple: produc3on d’an3bio3ques (1) •  Les bactéries du genre Streptomyces produisent de nombreux composés (métabolites secondaires) d’intérêt thérapeu3que •  Streptomyces avermi3lis (producteur d’avermec3n, un an3parasite, est cul3vable en masse •  Le génome (9,3 Mpb) a été réduit de 1,4 Mpb (15%) pour supprimer la produc3on de tous les métabolites secondaires (Komatsu et al (2013) ACS Synth Biol, 2, 384) Autre exemple: produc3on d’an3bio3ques (2) A, ribostamycine; B, oxytétracycline; C, Bafilomycine; D, lactacys3ne; E, holomycine; F, pholipomycine; G, chloramphénicol •  Parmi les streptomycètes, certains sont connus comme producteurs d’an3bio3ques •  Les clusters correspondants ont été synthé3sés in vitro et introduits dans le châssis, soit sous contrôle de promoteurs endogènes ou importés •  À gauche, la bactérie d’origine, à droite dans le châssis Produc3on d’halogénures de méthyle (1) •  Une enzyme, Methyl halide transférase, permet la méthyla3on d’halogénures à par3r d’un donneur, SAM •  Les auteurs ont recherché toutes les enzymes dont le gène a une homologie de séquence (>18%) avec une transférase connue •  Ces gènes ont été exprimés chez E coli et chez la levure S cerevisae (Bayer et al (2009) JACS, 131, 6508) Produc3on d’halogénures de méthyle (2) •  Pour rendre économiquement intéressant ce projet, la levure a été choisie •  Mais en coculture avec une bactérie, Ac3notalea fermentans, capable de dégrader des résidus végétaux en acétate et ethanol, u3lisables par la levure La cons3tu3on d’une nouvelle chaîne: l’ingénierie biologique •  Dans ceGe op3que, on cherche des réac3ons enzyma3ques dans différentes bactéries qui vont être assemblées pour faire une synthèse •  Des logiciels offrent des solu3ons et facilitent le choix •  Une modélisa3on du métabolisme permet de voir la réalité de la solu3on •  La voie synthé3que est ensuite organisée et synthé3sées in vitro •  Elle est implantée dans un châssis (Medema et al (2012) Nature Rev Microbio, 10, 191) La standardisa3on: Biobricks (1) •  L’idée de base est de considérer la construc3on d’une chaine métabolique comme un travail d’ingénieur •  Tom Knight (MIT, 2003) a ini3é l’établissement d’un catalogue de pièces, testées et disponibles •  Ce catalogue est disponible sur le site: hGp://parts.igem.org/ •  En principe, les séquences codantes ont été purgées de tout élément régulateur La standardisa3on: Biobricks (2) •  Les briques sont ensuite assemblées avec les éléments régulateurs •  On forme ainsi des « devices » puis des « systèmes » •  Les assemblages sont aussi standardisés sous formes de vecteurs possédant des sites de restric3on permeGant le copier/coller •  Des châssis sont aussi à disposi3on Standardisa3on d’un device •  En théorie, l’établissement d’un mécanisme (device) doit être élaboré soigneusement •  L’exemple montre le cas du Quorum sensing •  A par3r de l’observa3on, la procédure comporte 7 étapes •  De manière importante, il faut définir l’entrée et la sor3e du mécanisme •  Ceci devrait faire l’objet d’une fiche (Canton et al (2008) Nature Biotech, 26, 788) Proposi3on de fiche pour le système de quorum sensing Un exemple d’u3lisa3on des Biobricks: photographie à l’aide de bactéries •  Les phytochromes sont des protéines à hème u3lisées par des bactéries et les plantes •  La par3e cytosolique a été couplée avec une kinase qui régule un promoteur en le phosphorylant •  Le promoteur régule la β-­‐gal, dont l’ac3vité est révélée par un colorant qui noircit •  On u3lise un tapis de bactéries: les par3es éclairées vont être inac3ves et apparaître en noir (Levskaya et al (2005) Nature, 438, 441) La biologie synthé3que est aussi une compé33on •  L’Interna3onal Gene3cally Engeneered Machine organise tous les ans une compé33on interna3onale •  L’équipe française a gagné le Grand Prix en 2013 en proposant un projet de luGe contre la Tuberculose Systèmes et propriétés émergentes: Systèmes bistables (1) •  Le répresseur 1 produit une protéine qui inhibe l’ac3vité du promoteur 1 qui contrôle l’expression du répresseur 2; il est induit par l’inducteur 1 •  Le système est symétrique; les répresseurs sont de forces voisines •  Les équa3ons ont été écrites et les domaines de stabilité ont été tracés théoriquement •  Les entrées sont les addi3ons des inducteurs et la sor3e l’expression d’un gène contrôlé par le promoteur 2 (Gardner et al (2000) Nature, 403, 339) Systèmes bistables (2) •  L’expérience a été faite avec différentes construc3ons (plasmides), le gène contrôlé exprime la GFP •  En a, un inducteur est l’IPTG et l’autre, la température (42°C) •  En grisé, le premier inducteur est présent, on passe dans l’état 1, puis il est re3ré et on reste dans l’état 1 •  Quand le deuxième est ajouté, on passe à l’état 2 •  En dessous, deux témoins: le changement d’état dépend de la présence de l’inducteur Systèmes et propriétés émergentes: Systèmes périodiques (1) •  Le reporter (GFP) sur un plasmide est sous le contrôle d’un répresseur ( jaune), mais celui-­‐ci est lui-­‐même contrôlé par un le répresseur rouge, contrôlé par le bleu, qui est contrôlé par le jaune •  L’étude théorique (c) a montré que dans certaines condi3ons des oscilla3ons se produisent qui peuvent durer (Elowitz et Leibler (2000) Nature, 403, 335) Systèmes périodiques (2) •  Données expérimentales obtenues chez E coli •  En a, fluorescence; en b, observa3on directe •  En c, varia3ons de fluorescence par cellule •  Les cellules se divisent pendant l’expérience et les 3rets indiquent les divisions: les oscilla3ons persistent indépendamment Des exemples: produc3on de biodiesel à par3r de la biomasse chez E coli (Steen et al (2010) Nature, 463, 559) •  E coli con3ent des acides gras; ceux-­‐ci sont stockés liés à une protéine (acyl-­‐ACP) qui réprime la synthèse •  Pour obtenir du biodiesel (esters éthyliques d’acide gras), on hydrolyse l’acyl-­‐ACP (bleu et ocre) •  On induit la synthèse d’éthanol( jaune, bleu et orange) •  Pour pousser sur hémicellulose, on introduit les deux gènes oranges •  Sur glucose, un progrès d’un ordre de grandeur est nécessaire, sur cellulose, seulement théorique Des exemples: produc3on d’artémisinine (1) •  La malaria, due au parasite Plasmodium transmis par des mous3ques est endémique: 210 millions de personnes sont aGeintes causant 600 000 morts/an •  Il existe des médicaments (quinine) , mais des résistances se sont déclarées •  Une drogue, issue d’une plante, Artemisia, est très promeGeuse •  Mais, la culture de ceGe plante est aléatoire produisant des varia3ons de prix insupportables •  Une recherche a été entreprise pour une produc3on chez E coli ou la levure à des coûts compa3bles avec un emploi en Afrique, soutenue par la Fonda3on de Bill Gates (Paddon et Keasling (2014) Nature Rev Micro, 12, 355) Des exemples: produc3on d’artémisinine (2) •  Chimiquement, l’artémisinine est un terpénoide (15 atomes de C) avec une lactone endoperoxyde •  Tout d’abord, E coli a été le châssis et a fourni le mévalonate et un gène de artemisia (vert) a donné l’amorphadiène (25 g /l) •  Pour aller plus loin (oxyda3on), la levure a été u3lisée, avec de nouveaux gènes, produisant l’acide artémisinique •  Les gènes Bleus viennent de coli, jaunes de la levure, pourpres de S aureus, verts de Artemisia •  La transforma3on de l’acide a été chimique Des exemples: produc3on d’artémisinine (3) •  Chaque étape a été op3misée sur des raisons économiques •  L‘oxyda3on de l’amorphadiène a été faite par des enzymes membranaires, absentes chez coli, nécessitant le passage à la levure •  Le projet soutenu par Bill Gates en 2004 a abou3 en 2013: Paddon et al (2013) Nature Quelques remarques en conclusion (1)
•  La Biologie synthé3que et Frankenstein •  « Le chercheur découvre une réalité inconnue, l’ingénieur crée une réalité nouvelle » •  La démarche est-­‐elle si différente de celle de l’éleveur: qu’ont en commun un Chihuahua et un Danois, obtenus par sélec3on ? •  La créa3on de souches doit s’accompagner de précau3ons: une possibilité est de changer l’usage des codons. Le transfert horizontal n’aurait plus de sens, pas plus que l’interven3on de gènes naturels dans une biologie synthé3que Quelques remarques en conclusion (2) •  Intérêt industriel •  Les « clusters » semblent une richesse, exploitable dans certains domaines: médicament, métabolites secondaires •  La démarche « Bioblocks » de standardisa3on est louable, mais les applica3ons sont surtout des « jeux » de type Lego •  Les réalisa3ons (Artemisinine, an3bio3ques) ou les essais en cours de biocarburants doivent résoudre des problèmes spécifiques qui ne figurent pas dans les catalogues Bioblock Quelques remarques en conclusion (3) •  Du point de vue scien3fique, l’intérêt est énorme •  La simplifica3on des génomes nécessaire à l’implanta3on de nouveaux gènes (châssis) amène à la compréhension des régula3ons •  Les résultats obtenus sur les Mycoplasmes (biologies systémique et synthé3que) sont spectaculaires •  Mais ces bactéries ont de très pe3ts génomes et les calculs sont déjà à la limite •  Des progrès sont aussi obtenus dans la connaissance de la structura3on et de l’organisa3on des génomes