Un groupe de chercheurs a résumé dans un manuel les étapes nécessaires à la création du premier génome eucaryote synthétique au monde. Leurs connaissances pourraient accélérer le développement de la prochaine génération d’organismes modifiés, depuis les cultures résistantes au climat jusqu’aux usines de cellules sur mesure.
Des biologistes synthétiques du monde entier, dirigés par l'Université Macquarie en Australie, ont publié ce qu'ils décrivent comme un manuel pratique pour construire des génomes synthétiques à l'échelle des organismes eucaryotes. Le document, qui résume les succès et les erreurs accumulés pendant plus d’une décennie dans l’ambitieux projet Synthetic Yeast Genome (Sc2.0), vise à accélérer les futures tentatives de conception d’une vie synthétique utile pour l’agriculture, la biotechnologie et la médecine.
Projet Sc2.0 : erreurs, solutions et techniques pour construire des génomes synthétiques à grande échelle
Sc2.0 a été le premier effort mondial visant à repenser et à synthétiser complètement le génome d'un eucaryote : les 16 chromosomes de la levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae), avec environ 12 millions de paires de bases. À partir de cette expérience, les auteurs ont systématisé les « défauts de conception et de construction » apparus et les solutions qui ont fonctionné, offrant ainsi une carte de débogage que d’autres équipes peuvent appliquer à des projets plus complexes. Ceci est expliqué dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Biotechnology.
Le manuel documente les défaillances spécifiques identifiées en laboratoire. Parmi eux, il souligne que les « filigranes » génétiques, destinés à différencier l’ADN synthétique de l’ADN naturel, altèrent parfois les fonctions des gènes. Par conséquent, les gènes considérés comme non essentiels se sont révélés essentiels à la croissance dans certaines conditions.
De plus, la récupération du génome mitochondrial s’est avérée être un point faible nécessitant des manœuvres de sauvetage génétique et des croisements reproductifs. Ces observations sont accompagnées de méthodes, telles que les outils combinés CRISPR, que les équipes ont développées pour localiser et corriger les erreurs, comme indiqué dans un communiqué.
Référence
Construire des chromosomes synthétiques, une levure à la fois : aperçus de Sc2.0. Paige E. Erpf et coll. Biotechnologie naturelle (2025). DOOI : https://doi.org/10.1038/s41587-025-02913-4
La levure synthétique offre des leçons clés pour les futurs organismes créés en laboratoire
Apparemment, tout indique que « l’apprentissage par la pratique », c’est-à-dire la construction de chromosomes synthétiques et leur test dans chaque cas, révèle des fonctions génomiques émergentes qui ne sont pas détectées par des approches purement informatiques. Dans le même temps, les défis sont à la fois techniques et humains : des projets s’étalant sur des décennies nécessitent une coordination, une documentation rigoureuse et des stratégies de partage de solutions.
Les « leçons » de Sc2.0 et le manuel développé sont essentiels pour tenter de construire des chromosomes végétaux synthétiques, dans l'espoir de concevoir des cultures plus résilientes ou des usines cellulaires capables de produire des composés très utiles. Puisque les plantes sont plus lentes et plus difficiles à manipuler que la levure, la stratégie proposée consiste à construire des fragments dans la levure puis à les transférer vers des cellules végétales, minimisant ainsi les risques et les coûts expérimentaux.
