Une étude, dont les résultats intitulés «A single-chain and fast-responding light-inducible Cre recombinase as a novel optogenetic switch» ont été publiés dans la revue eLife, rapporte la mise au point d'un outil 'optogénétique' permettant de modifier n’importe quel gène d’intérêt dans des cellules vivantes en les éclairant avec de la lumière bleue.

Relevons tout d'abord que «les ADN recombinases sont des protéines qui peuvent agir sur l'ADN en se liant à des motifs spécifiques et en y effectuant une opération de couper/coller». La protéine, appelée Cre, est l'une de ces recombinases, qui «provient d’un phage (un virus qui infecte des bactéries)». Elle «est connue des scientifiques pour sa grande efficacité et sa haute spécificité»: plus précisément, elle «reconnaît une séquence d'ADN de 34 nucléotides appelée LoxP qui peut être introduite près d’un gène à étudier».

Comme Cre «a été largement utilisée pour activer ou inactiver des gènes d’intérêt dans des organismes modèles», pouvoir contrôler son activité offre «potentiellement la possibilité de contrôler l’activité de n’importe quel gène ou élément génétique dans de tels organismes». C'est la raison pour laquelle «divers laboratoires ont développé des approches astucieuses permettant de contrôler l’activité de la protéine Cre».

Alors que «ces développements ont montré des résultats encourageants mais présentent des difficultés de mise en œuvre et des efficacités parfois insuffisantes», l'étude ici présentée décrit une nouvelle protéine photoactivable unique, baptisée LiCre, pour Light-inducible Cre.

Concrètement, «la première étape fut d’identifier des domaines en hélice de la protéines Cre qui pourraient présenter des propriétés fonctionnelles intéressantes s’ils pouvaient 'bouger' en réponse à la lumière», tandis que «la seconde étape fut de coller à ces domaines des protéines photoréceptrices connues pour induire des mouvements moléculaires lorsqu’elle sont illuminées».

Un système expérimental puissant, basé sur la levure Saccharomyces cerevisiae, a alors permis de tester «plus d’une centaine de tels "collages" dont un seul présente une activité très faible en obscurité et une forte activation par la lumière». La protéine chimérique en question, LiCre, «combine une version modifiée de la protéine Cre avec une protéine provenant de l’avoine».

Il a été ainsi constaté «que LiCre surpasse les efficacités des systèmes antérieurs basés sur l’association de deux fragments». LiCre a été notamment utilisé «pour déclencher par la lumière des activités cellulaires, telles que la croissance ou la production de vitamines». Ce système, qui «est efficace à la fois dans des microorganismes et dans des cellules humaines», est un outil simple à implémenter, n'étant basé que sur une seule protéine.

Au bout du compte, «ce travail ouvre de multiples perspectives, notamment l'étude de la fonction des gènes dans des cellules précises d’un organisme vivant en éclairant spécifiquement ces cellules à un temps donné» et aussi il devient «envisageable de mieux cibler certaines thérapies géniques en les couplant avec une photostimulation par fibres optiques». En outre, «certains industriels pourront utiliser LiCre pour contrôler en temps réel et sans ajout chimique l’activité d’un bioréacteur».