Projet en cours · Biologie de synthèse
BioBrick
Nous concevons des morceaux d’ADN pour cultiver en laboratoire des organoïdes plus fidèles.
- la cicatrice qui reste entre deux parties
- 8 bases
- coupent et assemblent les parties standard
- 4 enzymes
- le plasmide pSB1C3, pour envoyer les parties
- 2070 pb
- équipes en lice à iGEM, en 2025
- 412
Pour celles et ceux qui viennent de biologie, biotechnologies, bio-informatique
Le standard BioBrick
Un BioBrick est un morceau d’ADN avec une fonction précise, par exemple allumer un gène, et avec les mêmes extrémités pour tout le monde. Le standard s’appelle RFC 10 : Tom Knight l’a écrit au MIT en 2003, et c’est le plus utilisé en biologie de synthèse.
Chaque partie a le même préfixe en amont et le même suffixe en aval, avec les sites de quatre enzymes qui coupent l’ADN. En assemblant deux parties on obtient une partie nouvelle, avec le même préfixe et le même suffixe, qui se réutilise de la même façon, à l’infini.
Entre les deux parties il reste une cicatrice de 8 bases, TACTAGAG : elle naît là où l’extrémité coupée par SpeI se lie à celle coupée par XbaI, et aucune des deux enzymes ne la reconnaît plus. La limite est connue : dans les protéines de fusion la cicatrice décale la lecture du code génétique, et là on utilise d’autres standards.
préfixe GAATTCGCGGCCGCTTCTAGAG
GAATTC EcoRI
GCGGCCGC NotI
TCTAGA XbaI
partie ... la séquence avec la fonction ...
suffixe TACTAGTAGCGGCCGCTGCAG
ACTAGT SpeI
GCGGCCGC NotI
CTGCAG PstI
cicatrice TACTAGAG 8 bases entre deux parties montées| EcoRI | GAATTC | coupe G^AATTC, dans le préfixe |
|---|---|---|
| XbaI | TCTAGA | coupe T^CTAGA, dans le préfixe |
| SpeI | ACTAGT | coupe A^CTAGT, dans le suffixe |
| PstI | CTGCAG | coupe CTGCA^G, dans le suffixe |
| NotI | GCGGCCGC | dans le préfixe et dans le suffixe |
Une unité de transcription
Pour faire produire une protéine à une cellule il faut quatre parties à la suite sur l’ADN. Le dessin utilise les symboles du standard SBOL Visual, les mêmes dans tous les laboratoires.
- 01
Promoteur
Une flèche pliée : c’est ici que commence la lecture du gène. Elle décide quand le gène est allumé et à quel point.
- 02
RBS
Un dôme sur la ligne de l’ADN : le point où s’accroche le ribosome, qui construit la protéine.
- 03
Séquence codante
Une flèche pleine : le gène lui-même, avec les instructions de la protéine.
- 04
Terminateur
Un T sur la ligne : ici la lecture s’arrête.
Comment on assemble deux parties
La méthode conseillée par le Registry d’iGEM s’appelle 3A assembly : trois antibiotiques différents choisissent tout seuls les constructions justes, sans gel et sans PCR.
- 1La partie de gauche se coupe avec EcoRI et SpeI.
- 2La partie de droite se coupe avec XbaI et PstI.
- 3Le plasmide de destination, qui résiste à un troisième antibiotique, se coupe avec EcoRI et PstI.
- 4On lie le tout : l’extrémité de SpeI s’unit à celle de XbaI et la cicatrice apparaît.
- 5On cultive avec le troisième antibiotique : les constructions correctes survivent, en théorie environ 97 %.
| Longueur | 2070 paires de bases | |
|---|---|---|
| Résistance | chloramphénicol | |
| Origine de réplication | pMB1 | dérivée de pUC19 |
| Copies par cellule | de 100 à 300 | |
| Terminateurs | des deux côtés de la partie | ils l’isolent du reste du plasmide |
La double hélice, à l’échelle
Le dessin suit les mesures de l’ADN B, la forme la plus courante dans les cellules. Les deux brins ne sont pas l’un en face de l’autre : c’est pour cela qu’un grand sillon et un petit sillon s’ouvrent entre eux.
| Paires de bases par tour | 10,5 | |
|---|---|---|
| Rotation par paire de bases | 34,3° | |
| Montée par paire de bases | 0,332 nm | |
| Pas de l’hélice | 3,32 nm | un tour complet |
| Diamètre | 2 nm | |
| Grand sillon | 2,2 nm | |
| Petit sillon | 1,2 nm | |
| Sens | vers la droite |
Les chiffres du graphique
| Morceau d’ADN | Longueur |
|---|---|
| Une cicatrice (8 bases) | 2,7 nm |
| Une partie typique (1000 bases) | 332 nm |
| Le plasmide pSB1C3 (2070 bases) | 687 nm |
Les organoïdes
Un organoïde est un ensemble de cellules d’un organe qui naît de cellules souches et s’organise tout seul, comme dans le corps. La définition est de Lancaster et Knoblich, dans Science, en 2014.
Un organoïde intestinal est une couche de cellules autour d’une cavité, la lumière. Vers l’extérieur poussent des bourgeons qui copient les cryptes de l’intestin, avec les cellules souches et les cellules de Paneth au fond. Les cellules vieilles tombent dans la lumière, comme dans l’intestin réel.
Il ne pousse pas au-delà de quelques millimètres parce qu’il n’a pas de vaisseaux sanguins : l’oxygène n’arrive qu’à 100 ou 200 micromètres de la surface, et plus à l’intérieur les cellules meurent.
Les chiffres du graphique
| Mesure | Dimension |
|---|---|
| Oxygène sans vaisseaux (jusqu’où il entre dans le tissu) | de 100 à 200 µm |
| Organoïde intestinal (diamètre typique) | de 200 à 500 µm |
| Organoïde cérébral (les plus grands) | jusqu’à 4 mm |
Ils servent à tester les médicaments. Dans l’étude de référence, avec des patients qui avaient des tumeurs gastro-intestinales, la réponse des organoïdes a prédit celle des patients. Le 10 avril 2025 la FDA américaine a annoncé un plan pour réduire les tests sur les animaux pour certains médicaments, en les remplaçant aussi par des organoïdes, sur une période de 3 à 5 ans.
Les chiffres du graphique
| Mesure | Valeur |
|---|---|
| Sensibilité (les médicaments qui marchent) | 100 % |
| Spécificité (les médicaments qui ne marchent pas) | 93 % |
| Valeur prédictive positive | 88 % |
| Valeur prédictive négative | 100 % |
Des circuits dans les cellules
Une porte logique génétique est un petit réseau de gènes. L’entrée est une molécule, par exemple un médicament ou une toxine, qui allume ou éteint un promoteur ; la sortie est une protéine. Avec des promoteurs activés ou réprimés par des protéines différentes on construit des AND, des OR et des NOT, comme dans un ordinateur.
En 2011 des colonies d’Escherichia coli ont fait office de portes NOR reliées par des signaux chimiques. En 2016 le compilateur Cello a traduit la description d’un circuit logique directement en une séquence d’ADN. Notre objectif est de porter cette idée dans un organoïde : un circuit qui reconnaît un médicament ou une toxine et allume un signal que l’on peut mesurer.
iGEM
iGEM est la compétition internationale de biologie de synthèse. Elle est née comme un cours au MIT en 2003 ; la première compétition, en 2004, comptait cinq équipes. Les parties des équipes finissent dans le Registry, une collection publique avec plus de 70 000 parties documentées.
Depuis 2022 la finale, le Grand Jamboree, se tient à Paris. Nous visons l’édition 2027, dont la date n’est pas encore publiée.
Les chiffres du graphique
| Année | Équipes |
|---|---|
| 2023 (44 pays) | 393 équipes |
| 2024 (41 pays) | 397 équipes |
| 2025 (44 pays) | 412 équipes |
Où nous en sommes
- Avril 2026Nous avons présenté le projet au Palazzo della Borsa, devant des universités, des entreprises et des institutions.
- Aujourd’huiL’équipe réunit biologie moléculaire, bio-informatique, informatique et recherche doctorale.
- 2027Nous visons iGEM, la compétition internationale de biologie de synthèse : le Grand Jamboree, qui se tient à Paris depuis 2022.
Photos
Personnes du projet
Sources
- iGEM Registry, standard BioBrick RFC 10 et 3A assembly : parts.igem.org.
- SBOL Visual 3.0 : sbolstandard.org.
- Lancaster et Knoblich, Science, 2014 ; Sato et ses collègues, Nature, 2009.
- Vlachogiannis et ses collègues, Science, 2018.
- FDA, annonce du 10 avril 2025 sur les tests animaux.
- Tamsir, Tabor et Voigt, Nature, 2011 ; Nielsen et ses collègues, Science, 2016.
- iGEM, éditions passées : competition.igem.org.
- Présentation du Deep-Tech Showcase, Palazzo della Borsa, 21 avril 2026.
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