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Les systèmes CRISPR-Cas comme arme contre les bactéries pathogènes

CRISPR-Cas systems as weapons against pathogenic bacteria

¹ Groupe de Biologie de Synthèse, Département de Microbiologie, Institut Pasteur, Paris 75015, France
² Department of Food, Processing and Nutritional Sciences, North Carolina State University, NC, USA

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Reçu : 6 Mars 2018

Résumé

Les systèmes CRISPR-Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) servent de système immunitaire adaptatif aux bactéries et aux archées, en ciblant les éléments génétiques étrangers grâce à de petits ARN guidant des nucléases Cas pour les détruire. Ces nucléases peuvent être reprogrammées pour cibler des séquences chromosomiques plutôt que des éléments génétiques invasifs. Alors que cibler le génome des cellules eucaryotes permet d’y introduire des mutations de manière efficace, les cassures provoquées par les nucléases Cas dans le chromosome bactérien sont délétères et létales. Cette propriété peut être utilisée pour développer une nouvelle stratégie antimicrobienne, à la fois spécifique et programmable. Le système CRISPR-Cas peut être délivré aux bactéries cibles en utilisant des capsides de bactériophages afin d’éliminer spécifiquement les bactéries portant des gènes de résistance aux antibiotiques ou des gènes de virulence. Ces technologies ouvrent de nouvelles voies pour le développement d’outils basés sur les systèmes CRISPR-Cas pour l’élimination sélective des pathogènes et l’altération précise de la composition de microbiomes variés.

Abstract

CRISPR-Cas systems (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) are the adaptive immune system of bacteria and archaea. They target foreign genetic elements thanks to small RNAs able to guide Cas nucleases to destroy them. These nucleases can be reprogrammed to target chromosomal sequences rather than invasive genetic elements. Whereas targeting the genome of eukaryotic cells enables the efficient genesis of mutations, DNA breaks induced by Cas nucleases are lethal in bacteria. This property can be used in the development of novel antimicrobial strategies. CRISPR-Cas systems can be delivered to target bacteria using bacteriophage capsids in order to specifically eliminate bacteria carrying antibiotic resistance genes or virulence factors. These technologies enable the development of novel tools based on CRISPR-Cas systems to specifically eliminate pathogenic bacteria and precisely modify the composition of various microbiomes.