Honeybees (Apis mellifera), which are important pollinators of plants, display remarkable individual behaviors that collectively contribute to the organization of a complex society. Advances in dissecting the complex processes of honeybee behavior have been limited in the recent past due to a lack of genetic manipulation tools. These tools are difficult to apply in honeybees because the unit of reproduction is the colony, and many interesting phenotypes are developmentally specified at later stages. Here, we report highly efficient integration andexpressionof piggyBac-derived cassettes in the honeybee. We demonstrate that 27 and 20% of queens stably transmitted two dif- ferent expression cassettes to their offspring, which is a 6- to 30-fold increase in efficiency compared with those generally reported in other insect species. This high efficiency implies that an average bee- keeping facilitywith a limited number of colonies can apply this tool. We demonstrated that the cassette stably and efficiently expressed marker genes in progeny under either an artificial or an endogenous promoter. This evidence of efficient expression encourages the use of this system to inhibit gene functions through RNAi in specific tissues and developmental stages by using various promoters. We also showed that the transgenicmarker could be used to select transgenic offspring to be employed to facilitate the building of transgenic colonies via the haploid males. We present here the first to our knowledge genetic engineering tool that will efficiently allow for the systematic detection and better understanding of processes underlying the biology of honeybees.
Titre de l'article
Intégration et expression efficace de transgènes fixés sur le transposon piggyBac chez l'abeille domestique (Apis mellifera)
Intégration et expression efficace de transgènes fixés sur le transposon piggyBac chez l'abeille domestique (Apis mellifera)
Introduction à l'article
L'étude des gènes apporte une meilleure compréhension des organismes. L'expression ou l'inhibition contrôlée de gènes (via la manipulation génétique) a permis d'expliquer le contrôle de plusieurs processus chez les organismes (développement, comportement, physiologie...).
Les abeilles domestiques sont des organismes très complexes par leur caractéristique eusociale qui leur confère entre autre le système de castes, une communication complexe (phéromones, danse des abeilles), un partage des tâches, le contrôle de la reine sur ses ouvrières (phéromones) etc.
Les auteurs travaillent sur le développement de l'étude génétique de l'abeille en vue de mieux comprendre ces processus encore peu connus chez les abeilles. Après avoir séquencé le génome de l'abeille, les chercheurs ont travaillé sur les séquences promoteurs pour intégrer des transgènes, ce qu'ils ont réussi à finaliser dans cette étude.
Cet article présente donc les premières abeilles génétiquement modifiées.
L'étude des gènes apporte une meilleure compréhension des organismes. L'expression ou l'inhibition contrôlée de gènes (via la manipulation génétique) a permis d'expliquer le contrôle de plusieurs processus chez les organismes (développement, comportement, physiologie...).
Les abeilles domestiques sont des organismes très complexes par leur caractéristique eusociale qui leur confère entre autre le système de castes, une communication complexe (phéromones, danse des abeilles), un partage des tâches, le contrôle de la reine sur ses ouvrières (phéromones) etc.
Les auteurs travaillent sur le développement de l'étude génétique de l'abeille en vue de mieux comprendre ces processus encore peu connus chez les abeilles. Après avoir séquencé le génome de l'abeille, les chercheurs ont travaillé sur les séquences promoteurs pour intégrer des transgènes, ce qu'ils ont réussi à finaliser dans cette étude.
Cet article présente donc les premières abeilles génétiquement modifiées.
Expériences de l'article
Les auteurs ont utilisé le transposon piggyBac (séquence ADN qui va s'insérer dans l'ADN de l'organisme) pour insérer deux transgènes chez l'abeille domestique. Nommés rubia et egfp, ceux-ci, une fois exprimés, induisent une fluorescence dans la tête des larves, ce qui permet de vérifier le succès de leur intégration.
Les auteurs ont suivi la méthode suivante:
A l'éclosion de ces œufs mâles, ceux-ci ont été observés au microscope pour détecter la présence de fluorescence associée aux gènes insérés.
Les auteurs ont utilisé le transposon piggyBac (séquence ADN qui va s'insérer dans l'ADN de l'organisme) pour insérer deux transgènes chez l'abeille domestique. Nommés rubia et egfp, ceux-ci, une fois exprimés, induisent une fluorescence dans la tête des larves, ce qui permet de vérifier le succès de leur intégration.
Les auteurs ont suivi la méthode suivante:
A l'éclosion de ces œufs mâles, ceux-ci ont été observés au microscope pour détecter la présence de fluorescence associée aux gènes insérés.
Résultats de l'article
Sur 15 reines, 4 (27%) ont donné des mâles avec l'expression du gène rubia seul : ceux-ci apparaissent rouges sur la photographie (voir figure).
Sur 10 reines, 2 (20%) ont donné des mâles avec la double expression rubia-egfp : ils ont à la fois le rouge et le vert qui apparaît sur la photographie.
Cela signifie que les transgènes ont bien été intégré par les reines puis transmis à leur descendance avec un taux supérieur ou égal à 20% (ce qui est conséquent par rapport aux taux retrouvés habituellement chez les autres insectes).
La fluorescence indique par ailleurs l'expression avérée des deux gènes insérés chez les mâles:
L'ADN des larves fluorescentes / non-fluorescentes a été étudié par amplification PCR pour vérification de l'expression des transgènes : toutes les larves fluorescentes avaient les transgènes dans leur génome, et aucune des larves non-fluorescentes n'avait de transgène.
Sur 15 reines, 4 (27%) ont donné des mâles avec l'expression du gène rubia seul : ceux-ci apparaissent rouges sur la photographie (voir figure).
Sur 10 reines, 2 (20%) ont donné des mâles avec la double expression rubia-egfp : ils ont à la fois le rouge et le vert qui apparaît sur la photographie.
Cela signifie que les transgènes ont bien été intégré par les reines puis transmis à leur descendance avec un taux supérieur ou égal à 20% (ce qui est conséquent par rapport aux taux retrouvés habituellement chez les autres insectes).
La fluorescence indique par ailleurs l'expression avérée des deux gènes insérés chez les mâles:
L'ADN des larves fluorescentes / non-fluorescentes a été étudié par amplification PCR pour vérification de l'expression des transgènes : toutes les larves fluorescentes avaient les transgènes dans leur génome, et aucune des larves non-fluorescentes n'avait de transgène.
Rigueur de l'article
L'article ne parle pas du monde apicole, des maladies, et de la sélection. Il s'intéresse à développer la manipulation génétique des abeilles pour pouvoir étendre l'étude des gènes des abeilles et de leurs effets sur des processus (développement, phéromones etc).
Cependant, dans un article du National Geographic, le directeur de cette unité de travail d'où proviennent tous les auteurs (Department of Evolutionary Genetics, Heinrich Heine University Duesseldorf), Dr M. Beye, a été interrogé:
En parlant du problème de mortalité des abeilles et de la sélection par reproduction :"Il faudra recourir tôt ou tard à la biologie moléculaire pour résoudre ces questions". Il discrétise l'approche par sélection: "Il est bien plus efficace d’identifier d’abord les gènes responsables des caractères recherchés, puis de les insérer dans les abeilles."
Sans le mentionner dans l'article, ce groupe de travail s'accorde-t-il pour développer des abeilles OGM destinées à l'apiculture et non à la science pure?
L'article ne parle pas du monde apicole, des maladies, et de la sélection. Il s'intéresse à développer la manipulation génétique des abeilles pour pouvoir étendre l'étude des gènes des abeilles et de leurs effets sur des processus (développement, phéromones etc).
Cependant, dans un article du National Geographic, le directeur de cette unité de travail d'où proviennent tous les auteurs (Department of Evolutionary Genetics, Heinrich Heine University Duesseldorf), Dr M. Beye, a été interrogé:
En parlant du problème de mortalité des abeilles et de la sélection par reproduction :"Il faudra recourir tôt ou tard à la biologie moléculaire pour résoudre ces questions". Il discrétise l'approche par sélection: "Il est bien plus efficace d’identifier d’abord les gènes responsables des caractères recherchés, puis de les insérer dans les abeilles."
Sans le mentionner dans l'article, ce groupe de travail s'accorde-t-il pour développer des abeilles OGM destinées à l'apiculture et non à la science pure?
Ce que cet article apporte au débat
L'article, même si il ne traite pas des solutions à la mortalité des abeilles, tient une place importante car nous donne un aperçu de l'avancée des recherches sur la génomique des abeilles. Techniquement, nous pourrions développer des abeilles OGM. Dans quelques années, seront-elles considérées comme une solution à la crise touchant cette espèce? (cf plus haut, article Nat. Geo.)
Il est intéressant de noter que, en parallèle, beaucoup de scientifiques s'évertuent à identifier les gènes de résistance au varroa et à d'autres pathogènes. Un intermédiaire entre la sélection sur caractères (en ne regardant que le phénotype) et l'abeille OGM (en manipulant les gènes) pourrait être la sélection avec un marqueur-assistant (marked assisted breeding, voir schéma sur l'exemple sorgho). L'étude des gènes plébiscités par la plupart des auteurs, pourrait donc permettre de pratiquer une sélection plus efficace en vérifiant que les individus que l'on sélectionne par le phénotype portent bien le gène d'intérêt.
L'article, même si il ne traite pas des solutions à la mortalité des abeilles, tient une place importante car nous donne un aperçu de l'avancée des recherches sur la génomique des abeilles. Techniquement, nous pourrions développer des abeilles OGM. Dans quelques années, seront-elles considérées comme une solution à la crise touchant cette espèce? (cf plus haut, article Nat. Geo.)
Il est intéressant de noter que, en parallèle, beaucoup de scientifiques s'évertuent à identifier les gènes de résistance au varroa et à d'autres pathogènes. Un intermédiaire entre la sélection sur caractères (en ne regardant que le phénotype) et l'abeille OGM (en manipulant les gènes) pourrait être la sélection avec un marqueur-assistant (marked assisted breeding, voir schéma sur l'exemple sorgho). L'étude des gènes plébiscités par la plupart des auteurs, pourrait donc permettre de pratiquer une sélection plus efficace en vérifiant que les individus que l'on sélectionne par le phénotype portent bien le gène d'intérêt.
Remarques sur l'article
à savoir : d'autres insectes comme les drosophiles ou les moustiques sont modifiés génétiquement depuis longtemps pour diverses études scientifiques dont l'avancée génétique, l'étude du développement, etc.
à savoir : d'autres insectes comme les drosophiles ou les moustiques sont modifiés génétiquement depuis longtemps pour diverses études scientifiques dont l'avancée génétique, l'étude du développement, etc.
Figure
A : schéma de la séquence piggyBac avec rubia (le transgène) et de la séquence piggyBac avec rubia et egfp (le 2eme transgène).
B: expression de rubia chez une larve mâle (en rouge). au dessus : un témoin sans le gène inséré (wt).
C: expression de rubia et egfp chez une larve mâle (rouge et vert). wt: témoin
A : schéma de la séquence piggyBac avec rubia (le transgène) et de la séquence piggyBac avec rubia et egfp (le 2eme transgène).
B: expression de rubia chez une larve mâle (en rouge). au dessus : un témoin sans le gène inséré (wt).
C: expression de rubia et egfp chez une larve mâle (rouge et vert). wt: témoin
Dernière modification il y a plus de 9 ans.