Vingt ans d'interventions délibérées sur le génome de la souris : une révolution dans l'approche génétique de la biologie des mammifères.

Abstract

Nous présentons dans cet article les approches expérimentales qui ont été développées ces deux dernières décennies et qui ont ouvert la voie à la modification, délibérée et programmée, du génome de la souris, un animal modèle de l’étude des mammifères. Cela a été possible grâce, d’une part, à l’isolement en culture de cellules embryonnaires totipotentes (cellules ES) capables de coloniser la lignée germinale d’un embryon hôte et, d’autre part, à la maîtrise au moins partielle du processus de recombinaison homologue entre une séquence d’ADN nu introduite de l’extérieur et l’ADN chromosomique. Depuis 1987, date de la première démonstration d’une mutagenèse « ciblée » sur un allèle résidant des cellules ES, le spectre des mutations que l’on pouvait créer s’est considérablement élargi, à tel point que quasiment tous les types de modifications génétiques peuvent maintenant être obtenus (mutations nulles et ponctuelles, délétions, translocations, etc.). Cet ensemble impressionnant de possibilités s’enrichit depuis quelques années de méthodes qui devraient permettre, à terme, d’induire une mutation dans un type cellulaire et/ou à un moment donné du développement de la souris. Ainsi, l’approche génétique de la biologie de la souris a été bouleversée et de très nombreux résultats ont pu être obtenus, éclairant la fonction des gènes dans le développement et la physiologie des mammifères.

The ability to introduce genetic modifications in the germline of complex organisms has been a long standing goal of those who study developmental biology. In this regard, the mouse, a favorite model for the study of mammals, is unique: indeed not only is it possible since the late seventies, to add genes to the mouse genome like in several other complex organisms but also to perform gene replacement and modification. This has been made possible via two technological breakthroughs: (1) the isolation and culture of embryonic stem cells (ES), which have the unique ability to colonize all the tissues of an host embryo including its germline; (2) the development of methods allowing homologous recombination between an incoming DNA and its cognate chromosomal sequence (gene [double prime] targeting [double prime] ). As a result, it has become possible to create mice bearing null mutations in any cloned gene (knock-out mice). Such a possibility has revolutionized the genetic approach of almost all aspects of the biology of the mouse. In recent years, the scope of gene targetting has been widened even more, due to the refinement of the knock-out technology: other types of genetic modifications may now be created, including subtle mutations (point mutations, micro deletions or insertions, etc.) and chromosomal rearrangements such as large deletions, duplications and translocations. Finally methods have been devised which permit the creation of conditional mutations, allowing the study of gene function throughout the life of an animal, when gene inactivation entails embryonic letality. In this paper, we present an overview of the methods and scenarios used for the programmed modification of mouse genome, and we underline their enormous interest for the study of mammalian biology. [References: 62]