Des scientifiques de l’Université de Harvard et du MIT ont développé une technologie pour étudier la fonctionnalité de gènes différents au sein de plusieurs cellules à la fois, dans un organisme vivant. Ils ont appliqué la méthode à grande échelle pour étudier des dizaines de gènes associés aux troubles du spectre autistique, en identifiant des types de cellules spécifiques dans le cerveau de la souris en développement, affectés par les mutations.
Comment l’identification des gènes peut affecter les cellules
La méthode «Perturb-Seq», publiée dans la revue Science, est un moyen efficace d’identifier les mécanismes biologiques potentiels sous-jacents aux troubles du spectre autistique, ce qui est une première étape importante vers le développement de traitements pour cette maladie.
La méthode est également largement applicable à d’autres organes, permettant aux scientifiques de mieux comprendre les processus de développement de maladies.
«Depuis de nombreuses années, des études génétiques ont identifié une multitude de gènes à risque associés au développement du trouble du spectre autistique. Le défi a été de faire le lien entre l’identification des gènes et comprendre comment ils peuvent affecter réellement les cellules et leur comportement », a déclaré Paola Arlotta, professeur en biologie régénérative à Harvard.
« Nous avons appliqué la technologie Perturb-Seq à un organisme en développement intact pour la première fois, montrant le potentiel de mesure de la fonction des gènes à grande échelle pour mieux comprendre un trouble complexe », a ajouté la scientifique.
Pour étudier la fonction des gènes à grande échelle, les chercheurs ont combiné deux technologies génomiques puissantes. Ils ont utilisé l’édition du génome CRISPR-Cas9 pour apporter des perturbations dans 35 gènes différents liés au risque de trouble du spectre autistique.
Ensuite, ils ont analysé les changements dans le cerveau des souris en développement à l’aide d’un séquençage d’ARN unicellulaire, ce qui leur a permis de voir comment l’expression génique a affecté plus de 40 000 cellules individuelles.
En examinant le niveau des cellules individuelles, les chercheurs ont pu comparer la façon dont les gènes à risque affectaient différents types de cellules dans le cortex cérébral, en l’occurrence, la partie du cerveau responsable de fonctions complexes, notamment la cognition et la sensation. Ils ont analysé les réseaux de gènes à risque pour trouver des effets communs.
Un très grand nombre de gènes responsables du spectre autistique
Pour avoir une idée de la pertinence potentielle du modèle pour le trouble chez l’homme, les chercheurs ont comparé leurs résultats aux données de cerveaux humains post-mortem. En général, ils ont constaté que dans les cerveaux humains post-mortem atteints de troubles du spectre autistique, certains des gènes clés dont l’expression était altérée étaient également affectés.
Face à ces constatations, les chercheurs du MIT disposent désormais de précieuses informations afin qu’ils puissent se concentrer sur des cellules spécifiques au cerveau affectées par le spectre autistique.
Grâce aux efforts de séquençage du génome, un très grand nombre de gènes ont été identifiés qui, lorsqu’ils sont mutés, sont associés à des maladies humaines. Traditionnellement, comprendre le rôle de ces gènes impliquerait des études approfondies de chaque gène individuellement. Grâce à cette nouvelle méthode « Perturb-seq », il est désormais possible de suivre tous ces gènes chez les animaux de manière beaucoup plus efficace et identifier les processus de mutation génétiques.