Médaille d'argent pour les étudiants de l'Université de Tel-Aviv au championnat du monde de biologie de synthèse

Les étudiants de l’Université de Tel-Aviv qui représentaient Israël au concours mondial annuel de biologie de synthèse (iGEM) ont remporté une médaille d'argent pour le développement d’une technologie nouvelle, qui permet de fabriquer génétiquement des populations bactériennes (microbiotes). La technologie développée sera utilisée dans tous les domaines de la biomédecine, notamment pour la reproduction artificielle du microbiome humain, des populations bactériennes qui affectent la production agricole, des bactéries thérapeutiques et d’autres.

iGEM team 2021L'équipe comprenait 15 étudiants des Facultés d'ingénierie, sciences exactes et sciences de la vie, sous la direction de Mai Bonomo. La supervision académique de l'équipe est assurée par le Prof. Tamir Tuller du Département de génie biomédical.

L’iGEM est un concours mondial dans le domaine de la biologie synthétique dans le cadre duquel chaque équipe élabore une idée innovante qui vise à résoudre un problème dans le domaine de la biologie synthétique et la réalise dans la pratique en utilisant des outils d'ingénierie, biologiques et informatiques comme dans une start-up. Le jury est généralement composé de chercheurs et de scientifiques possédant une grande expérience dans le domaine, certains d'entre eux ayant déjà participé à la compétition dans le passé.

L'importance du microbiome

Selon les membres de l'équipe, la technologie développée par eux pourra servir à de nombreuses utilisations dans tous les domaines de la biomédecine, notamment pour tous les projets incluant l'ingénierie d'organismes ou de virus censés « opérer » en dehors du laboratoire et donc interagir avec d'autres micro-organismes. Par exemple, l'ingénierie du microbiome humain, l'ingénierie des populations bactériennes affectant la production agricole, celle des virus oncologiques et des bactéries thérapeutiques, celle des populations bactériennes utilisées pour divers processus dans l'industrie alimentaire ou pour créer différents métabolites et substances. En particulier, elle pourra apporter une solution aux nombreuses réglementations qui existent aujourd'hui au sujet des OGM (Organismes Génétiquement Modifiés) et qui compliquent la tâche des industries biotechnologiques.

iGEM 2021 diagram« Le monde qui nous entoure est composé de populations de bactéries qu’on appelle des microbiotes », explique le Prof. Tamir Tuller. « Les bactéries de ces populations collaborent ensemble pour améliorer leur survie. Les bactéries des intestins et de la surface de la peau, qui ont une influence sur un nombre impressionnant de phénomènes, allant de l’obésité à la dépression en passant par les maladies auto-immunes, en sont de bons exemples. De même que celles qui se trouvent dans les racines des plantes et ont une influence sur leur résistance face aux ravageurs et aux variations des conditions naturelles, et qu’on retrouve dans un grand nombre d'autres environnements naturels et synthétiques ».

Fabriquer des gènes adaptés aux bactéries

« Les bactéries sont organisées en populations, qui se transmettent des informations génétiques entre elles, entre autres par des unités indépendantes appelées plasmides. Dans toute tentative d'introduire des changements au sein de ces populations bactériennes, il est important de s'assurer que ces changements n'affectent que les bactéries désignées, sinon ils risquent de ne pas fonctionner, ou même de nuire à l’équilibre fragile de l’environnement en question. Il n’existe aujourd’hui aucune technologie qui permette de concevoir ces microbiotes génétiquement et avec précision. Le but que nous nous sommes fixés dans le cadre de la compétition était de développer une technologie qui permette de fabriquer des gènes, et toute information génétique nécessaire de manière autonome, et qui soit adaptée uniquement à la population bactérienne dans laquelle nous voulons qu’il soit exprimé ».

Lee-Yam Chitayat Levi, qui n’a pas encore 18 ans est déjà étudiante de maitrise en ingénierie biomédicale, est à la tête de l'équipe de modélisation du groupe. « La solution que nous proposons est basée sur un ensemble d'algorithmes qui permettent de concevoir toutes les étapes de l'expression génique, la réplication et la stabilité du plasmide de manière à les adapter à la population cible uniquement », explique-t-elle. « Entre autres, nous concevons les séquences qui encodent le processus de transcription et de traduction de manière à ce qu’elles s’adaptent uniquement à la population cible. De plus, nous manipulons le génome du plasmide afin qu'il soit coupé par des enzymes spécifiques qui ne se trouvent pas dans la population cible, et qu'il puisse subir ces opérations uniquement dans celle-ci ».

Vers un brevet

« Ces opérations, qui ne sont pas évidentes à planifier et à exécuter, nous ont permis de réaliser l'objectif que nous nous étions fixés pour la compétition : prouver que nous pouvons fabriquer des gènes dans un langage qui ne peut être compris que par une bactérie spécifique, ce qui garantit que seule l'espèce souhaitée peut utiliser le gène, qui est mal exprimé dans les autres bactéries et peut même freiner leur taux de croissance. En utilisant cette approche, nous pouvons garantir une productivité accrue en utilisant des communautés bactériennes dans divers domaines tels que l'agrotech, la technologie alimentaire, la thérapie du microbiome humain, etc. Nous visons à fournir des normes de biosécurité plus élevées et de nouvelles possibilités pour l'ingénierie des microbiomes. C'est un résultat fascinant que nous avons réussi à breveter et nous travaillons à la rédaction d'un article scientifique sur ce sujet ».

Il faut noter qu'au-delà de l'importante réalisation scientifique, les membres de l'équipe se sont également fixé cette année un objectif social tout aussi important : la scolarisation d’un groupe de jeunes garçons dans un village pour enfants orphelins au Rwanda. En collaboration avec les instructeurs du village, les membres de l'équipe ont organisé 10 sessions zoom au cours desquelles ils ont enseigné aux enfants des sujets choisis dans le domaine de la biologie synthétique.

L'équipe comprenait les étudiants : Lee-Yam Chitayat Levi (chef de l'équipe de modélisation), Ilya Breslavsky, Yarin Udi, Rawan Ibrahim, Rotem Galron, Noy Meydani, Ronnie Griness, Moran Ben Tolila, Mai Bonomo (capitaine), Ido Rippin ( chef de l'équipe de biologie), Roni Gattegno, Yoav Navott, Naama Yochai, Gali Altman et Shir Michael.

 

Photos:

1. L'équipe des étudiants de l'Université de Tel-Aviv

2. Diagramme explicatif du fonctionnement du logiciel

(Crédit: Université de Tel-Aviv)

 

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