Réarrangements génomiques inattendus au niveau des loci ciblés, associés à l'introduction de gènes par la technique CRISPR/Cas9

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Rezza A, Jacquet C, Le Pillouer A, Lafarguette F, Ruptier C, Billandon M, Isnard Petit P, Trouttet S, Thiam K, Fraichard A, Chérifi Y.
Réarrangements génomiques inattendus au niveau des loci ciblés associés à un knock-in médié par CRISPR/Cas9.
Sci Rep. 5 mars 2019.

Cela fait maintenant près de six ans que la communauté des chercheurs en édition génétique a été bouleversée par la transformation d’un système d’immunité adaptative bactérien en un outil d’édition génétique des plus élégants : CRISPR. Même les non-spécialistes ont entendu parler de ce système qui permet de cibler spécifiquement une séquence d’ADN pour y provoquer une cassure double brin (DSB), à l’aide d’une seule enzyme et d’une molécule d’ARN.

Cet outil prometteur a depuis été largement utilisé et de nombreux laboratoires, dont le nôtre, ont contribué à son amélioration et à son optimisation. L’efficacité de la coupure ainsi que la limitation des effets hors cible ont fait l’objet d’une attention particulière, ce qui a conduit au développement d’enzymes CRISPR améliorées et d’algorithmes optimisés pour la conception des ARN guides.

Il est intéressant de noter que son efficacité n’a pas fait l’objet d’une comparaison approfondie avec celle de la recombinaison homologue (RH) dans les cellules qui permettent ce processus, à savoir les cellules souches embryonnaires (ES). Plus récemment, plusieurs études ont montré que l’utilisation de CRISPR pouvait entraîner des modifications complexes et imprévisibles au niveau du locus ciblé.

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Dans notre nouvel article, qui vient d’être publié dans *Scientific Reports*, nous avons comparé de manière systématique l’efficacité de la technique CRISPR/Cas9 (à l’aide de nickases appariées) et celle de la réparation homozygote classique pour l’insertion ciblée de grands fragments d’ADN (> 1,5 kb) dans des cellules souches embryonnaires de souris, sur 128 loci.

Cette étude à grande échelle a montré que, bien que la technique CRISPR/Cas9 ait permis de détecter un plus grand nombre de clones, la récombinaison homozygote classique s'est finalement révélée plus efficace pour la production de clones recombinants validés.

Il est intéressant de noter que nous avons également constaté que l'édition génétique par CRISPR/Cas9 entraînait à plusieurs reprises des réarrangements génomiques imprévus au niveau de la cible. À notre connaissance, il s'agit de la première étude à grande échelle à inclure une caractérisation approfondie des cibles des matériaux édités par CRISPR.

Notre étude, tout comme nos travaux antérieurs (1), confirme que la technologie CRISPR/Cas9 est extrêmement efficace pour la production de clones modifiés, tout en soulignant l'importance capitale de caractériser minutieusement tous les matériaux obtenus grâce à cette technologie, tant pour détecter d'éventuelles cibles hors cible que pour analyser le locus ciblé.

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(1) Nos précédentes publications sur CRISPR :

Dehairs J, Talebi A, Cherifi Y, Swinnen JV.
CRISP-ID : décodage des indels induits par CRISPR par séquençage Sanger.
Sci Rep. 1er juillet 2016.

Renaud JB, Boix C, Charpentier M, De Cian A, Cochennec J, Duvernois-Berthet E, Perrouault L, Tesson L, Edouard J, Thinard R, Cherifi Y, Menoret S, Fontanière S, de Crozé N, Fraichard A, Sohm F, Anegon I, Concordet JP, Giovannangeli C.
Amélioration de l’efficacité et de la flexibilité de l’édition génomique grâce à des oligonucléotides modifiés associés aux nucléases TALEN et CRISPR-Cas9.
Cell Rep. 24 février 2016.

Ménoret S, De Cian A, Tesson L, Remy S, Usal C, Boulé JB, Boix C, Fontanière S, Crénéguy A, Nguyen TH, Brusselle L, Thinard R, Gauguier D, Concordet JP, Cherifi Y, Fraichard A, Giovannangeli C, Anegon I.
Réparation dirigée par homologie dans des zygotes de rongeurs à l’aide de protéines modifiées par Cas9 et TALEN.
Sci Rep. 7 octobre 2015.