BGI : le projet international Sc2.0 est en bonne voie pour créer le premier génome de levure synthétique au monde

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SHENZHEN, Chine, 10 mars 2017 /PRNewswire/ -- Une équipe du projet international Synthetic Yeast Genome Project (projet Sc2.0) a annoncé la fin du remaniement et de la synthèse de cinq chromosomes supplémentaires de Saccharomyces cerevisiae : les chromosomes II, V, VI, X et XII. Ces chercheurs ont également procédé à une analyse multidimensionnelle approfondie de la souche de levure et confirmé que le phénotype de la souche de levure synthétique correspondait à celle de la souche-type. L'équipe de chercheurs BGI (« BGI »), l'un des participants chinois, a été à la tête de ce remaniement et de cette synthèse du chromosome II, qui est long de 770 kilopaires de base, et l'a transformé en cellule de levure donnant lieu à une souche synthétique qui correspond à la souche-type en termes de viabilité. L'intégralité de cette étude a été publiée comme article principal dans le numéro spécial de la revue Science du 9 mars.

Après la percée qu'a constituée la synthèse du génome Mycoplasma en 2010, le projet Sc2.0 est un autre projet remarquable dans la recherche en génomique synthétique. Le projet Sc2.0 est constitué par un consortium regroupant une douzaine de grands laboratoires de culture de levure aux Etats-Unis, au Royaume-Uni, en Chine, en France, à Singapour et en Australie, et il s'est donné pour tâche ambitieuse de produire le premier génome de levure synthétique (16 chromosomes ~14 Mbp) d'ici 2018. Grâce au soutien du programme national chinois de recherche et de développement des hautes technologies (programme « 863 »), des scientifiques chinois ont apporté une contribution capitale au projet, et proviennent de trois institutions chinoises de tout premier plan : BGI, l'Université de Tianjin et l'Université de Tsinghua. Pour l'initiateur et responsable du projet Sc2.0, le professeur Jef D. Boeke : « La collaboration avec nos collègues chinois de BGI, Tianjin et Tsinghua a transformé le projet Sc2.0. Les ressources qui peuvent être mobilisées pour ce projet vaste et complexe en termes de subventions, d'installations de pointe et, surtout, de capital humain avec quelques-uns des scientifiques les plus innovants dans Sc2.0, sont tout simplement étonnants ».

BGI, un membre de l'équipe chinoise, a été à la tête du remaniement et de la synthèse du chromosome II (l'une longueur de 770 Kb). La souche qui en résulte présente une viabilité qui est sensiblement semblable à la souche-type. L'équipe BGI a adopté une approche « Trans-Omics » afin d'identifier la corrélation génotype-phénotype de la souche de levure synthétique au niveau phénotypique, génomique, transcriptomique, protéomique et métabolomique. Pour Yue Shen, premier auteur de l'article synII et directeur de la plate-forme de synthèse et d'édition du génome au China National GeneBank : « Le projet Sc2.0 ne favorise pas uniquement le développement rapide de la technologie : il nous donne la possibilité de collaborer avec de grandes équipes internationales pour apprendre et maîtriser ensemble la technologie de synthèse du génome. Nous comprenons aujourd'hui beaucoup mieux l'organisme-modèle qu'est la levure, ce qui nous permet d'explorer son potentiel pour des applications industrielles ».

L'équipe a également collaboré avec l'Université d'Edimbourg pour tester la fonction physiologique, y compris la réplication et la division cellulaire. Les résultats montrent que le génome S. cerevisiae artificiel est hautement modifiable, et qu'il est hautement flexible pour l'ajout et la suppression d'éléments d'ADN. Le remaniement réussi du génome S. cerevisiae eucaryote est un autre jalon sur la voie qui mènera à la création d'une vie synthétique, après la réalisation du génome procaryote synthétique. Pour l'auteur cocorrespondant de l'article synII et responsable de l'équipe de l'Université d'Edimbourg, le docteur Yizhi Cai : « C'est là un jalon important dans la biologie et la biotechnologie synthétique. Cela montre véritablement notre excellence dans le remaniement biologique au niveau du chromosome, et cela n'aurait pas été possible sans la collaboration remarquable entre nos équipes internationales pour le projet Sc2.0. Je me réjouis à l'idée de continuer à travailler avec cette équipe formidable pour mener à son terme la création intégrale du génome de levure synthétique dans les prochaines années ».

En 2014, le premier de 16 chromosomes ont été synthétisés (synIII), ce qui a constitué une première étape importante. L'étape suivante a nécessité une mission internationale afin de synthétiser collaborativement les 15 autres chromosomes qui sont nécessaires pour créer le premier génome de levure intégralement synthétique. Ce projet international Sc2.0 vient de franchir un cap important. Les scientifiques de l'équipe Sc2.0 pensent qu'en remaniant le génome S. cerevisiae, ils pourront mieux comprendre les mécanismes biologiques et les réactions des organismes, ainsi que leur adaptabilité et leur processus d'évolution dans divers environnements. Ils espèrent que l'issue du projet Sc2.0 aidera le monde à répondre aux grands enjeux en matière de santé, d'alimentation, d'énergie et d'environnement.

Apparemment, cette percée est une grande inspiration pour les équipes internationales. Elle démontre une nouvelle fois l'atout d'une collaboration internationale dans les mégaprojets scientifiques : l'intégration des ressources et des spécialités qui facilite la réalisation des missions impossibles. Comme l'a conclu l'auteur correspondant de l'article synII, le cofondateur et le président de BGI, le professeur Huanming Yang : « Les grandes avancées réalisées dans ce projet ces dernières années montrent l'importance de la collaboration scientifique internationale. Ce projet international donne à notre jeune équipe une occasion formidable et unique de renforcer et d'acquérir une vision pour le développement de ce domaine et l'esprit de la collaboration internationale ».