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Évolution des gènes sous l’action des lentivirus

Ce projet concerne le développement d’un nouveau système d’évolution randomisée exploitant la capacité des machines de réplication du VIH à introduire des mutations et à générer une recombinaison pour conduire l’évolution de gènes non viraux d’intérêt dans la recherche sur le cancer.

La mutagenèse aléatoire des gènes et les stratégies d’évolution dirigée (cycles répétés de mutation et de sélection afin d’isoler des protéines ayant une fonction nouvelle ou améliorée) ont mérité un intérêt croissant tant pour la recherche appliquée que pour le développement d’outils pour la recherche fondamentale. Classiquement, une banque de gènes mutés est d’abord générée puis examinée pour détecter la présence de mutants possédant une propriété donnée, soit in vitro, soit dans des cellules bactériennes. Lorsque des gènes eucaryotes sont ciblés, les propriétés observées in vitro pour un mutant donné ne permettent souvent pas d’obtenir le phénotype souhaité lorsqu’il est introduit dans la cellule humaine, cependant (figure 4).

Justification de la préférence pour le criblage de banques de mutants directement dans des cellules humaines
Figure 4. Justification de la préférence pour le criblage de banques de mutants directement dans des cellules humaines

Ceci est essentiellement dû à la complexité de ces cellules pour lesquelles un phénotype est la résultante des effets concomitants de différents ensembles de gènes qui assurent la robustesse de l’expression du phénotype et permettent sa régulation subtile.

Nous avons développé une nouvelle procédure visant à contourner ces problèmes en permettant la génération et le criblage de banques de mutants de gènes cellulaires directement dans la cellule humaine. Le but est de coupler la capacité des vecteurs dérivés du virus de l’immunodéficience humaine (VIH-1) à favoriser la variabilité génétique à celle de délivrer des gènes exogènes aux cellules humaines. La transcriptase inverse du VIH-1, l’enzyme responsable de la transcription inverse de l’ARN viral en ADN, est une enzyme sujette aux erreurs et introduit 3×10-5 mutations dans le matériel génétique viral à chaque cycle infectieux. En insérant des gènes cellulaires dans des vecteurs dérivés du VIH-1 et en effectuant des cycles d’infection répétés, la machinerie de réplication virale pilotera leur évolution, générant des banques de mutants directement dans la cellule humaine où ils pourront être criblés. Ce système original (qui fait l’objet de deux demandes de brevet internationales) permet de générer une bibliothèque de variantes du gène que l’on veut faire évoluer, directement dans le vecteur à utiliser pour la délivrance du gène. Grâce à ce système, nous ciblons actuellement certains gènes d’intérêt pour la recherche sur le cancer en relation avec les approches de thérapie génique.