Qu'est-ce qu'un chromosome artificiel bactérien?
Un chromosome artificiel bactérien (BAC) fait partie d'une classe d'outils, appelés vecteurs, que les microbiologistes utilisent pour insérer des gènes dans une bactérie - généralement la bactérie E. coli . L'insertion de gènes modifie les propriétés de la bactérie dans un processus appelé transformation. Un scientifique peut modifier une souche de bactérie à l’aide d’un BAC, puis comparer cette bactérie à une souche non altérée pour déterminer le rôle des gènes insérés dans la biologie cellulaire. Bien que tous les vecteurs soient utilisés de la même manière par les scientifiques, le BAC est remarquable car il est capable de transporter beaucoup plus de matériel génétique que les outils concurrents.
Au fil des ans, les scientifiques ont mis au point différents types de vecteurs pour modifier la constitution génétique des bactéries. La majeure partie de ceux-ci est créée en modifiant les phages - des virus qui infectent uniquement les cellules bactériennes - ou des structures appelées plasmides. Le chromosome artificiel bactérien est l’un des nombreux vecteurs plasmidiques. Les plasmides sont des anneaux d’ADN flottant que de nombreuses bactéries contiennent en plus de leur ADN chromosomique. Ils ne sont pas considérés comme une forme de vie distincte, mais ils se comportent néanmoins comme un organisme dans l'organisme: ils peuvent se reproduire indépendamment de la bactérie dans laquelle ils "vivent".
Les plasmides tels que le chromosome artificiel bactérien sont insérés dans des bactéries en utilisant un processus appelé électroporation. L'électroporation implique de perturber la membrane cellulaire avec un choc électrique, ce qui crée des ouvertures temporaires à travers lesquelles des molécules peuvent être insérées. Les précurseurs du BAC incluaient des plasmides modifiés portant des noms exotiques tels que cosmid et fosmid. Ces tentatives de recherche souvent frustrantes, car elles ne pouvaient contenir que quelques dizaines de milliers de paires de bases d’ADN, assez pour n’insérer que de très petits gènes.
En 1992, Hiroaki Shizuya, chercheur au California Institute of Technology, a créé le premier chromosome artificiel bactérien en modifiant un plasmide appelé facteur F. Les bactéries utilisent naturellement les plasmides du facteur F pour transférer de l'ADN d'une cellule à une autre pendant les périodes de stress environnemental, afin d'accroître la variabilité génétique et la probabilité de survie. Contrairement à ses prédécesseurs, le BAC peut contenir des gènes volumineux contenant des centaines de milliers de paires de bases d’ADN, ou plusieurs gènes à la fois.
Un certain nombre de grandes bibliothèques de BAC sont maintenant gérées par des universités, des entreprises privées et des groupes gouvernementaux. En plus des gènes à l'étude, de nombreux BAC contiennent des outils facilitant la recherche. Par exemple, certains BAC contiennent des gènes qui rendent les bactéries bleues ou les rendent plus brillantes, ce qui facilite leur identification. Certains contiennent des gènes qui rendent l'hôte résistant à certains anticorps. Les cultures peuvent être purifiées en les purgeant avec l'anticorps en question, en tuant toutes les bactéries, à l'exception de celles qui portent le bac.
Étant donné que les bactéries se reproduisent rapidement, le chromosome artificiel bactérien peut également être utilisé pour cloner de grandes quantités d'une séquence génétique particulière à étudier. Cela a permis de mieux étudier les génomes d'organismes qui se développent lentement ou de manière imprévisible en laboratoire. La capacité de clonage a accéléré la recherche sur le traitement des maladies en permettant une identification plus rapide des médicaments antiviraux et antibactériens efficaces. Il a également permis une production plus efficace de séquences utilisées dans la modification génétique d’autres organismes, pour la recherche et l’industrie.