Athanasia Tzika s’intéresse depuis de nombreuses années au développement des écailles chez le serpent des blés. Pour ses recherches, elle utilise notamment des serpents porteurs d’une mutation naturelle, jusqu’alors non identifiée, qui empêche l’apparition des écailles au niveau des flancs et du dos. Ces serpents sont donc uniquement pourvus d’écailles ventrales, le reste de la peau ayant une texture qui ressemble à un velours très fin. Dans un premier temps, par des méthodes de génétique classique, Athanasia Tzika a identifié un gène dont la mutation était probablement associée à cette malformation: un gène de la voie de signalisation EDA. «Le problème avec les techniques de génétique classique, c’est que nous ne pouvions jamais être sûres à 100% que le gène incriminé est le seul impliqué, précise-t-elle. Pour en être certaines, nous avons dû le rendre inactif de façon spécifique et ciblée dans des embryons normaux, et observer ensuite si les serpents produits étaient bien dépourvus d’écailles dorsales.»

Pour y parvenir, les scientifiques ont eu recours à la technique dite des «ciseaux à ADN» Crispr/Cas9. Créée il y a une dizaine d’années, celle-ci a révolutionné la biologie et la médecine. Elle consiste à injecter dans les cellules à la fois la protéine Cas9 capable d’induire des cassures dans l’ADN du gène ciblé et un ARN qui guide Cas9 vers le gène qui devra être coupé. Généralement, ces «ciseaux» sont injectés dans les embryons lorsqu’ils ne sont encore qu’au stade d’une seule cellule et qu’ils donneront naissance à des individus au génome modifié.

 

Une opération impossible?
Ces manipulations sont courantes et bien maîtrisées chez de nombreuses espèces allant de la mouche au poisson, en passant par la souris ou la brebis… Elles s’avèrent cependant beaucoup plus complexes chez les reptiles, et en particulier les serpents, en raison de leurs caractéristiques reproductives. En effet, dès que leurs œufs sont fécondés, ils se recouvrent d’une coquille souple qui serait fatalement percée par toute tentative d’injection. Les ovocytes doivent donc être manipulés juste avant la fécondation, étape très précise et difficile à déterminer. Par conséquent, produire un serpent transgénique semblait jusqu’à présent impossible.

Avec l’aide de Maya Kummrow, docteure vétérinaire à la clinique des animaux exotiques de l’Université de Zurich, Athanasia Tzika est néanmoins parvenue à accomplir cette prouesse. «Nous avons effectué ces manipulations extrêmement délicates sur cinq femelles, explique-t-elle. Nous les avons opérées pour atteindre leurs ovules pas encore fécondés dans lesquels nous avons injecté nos molécules Crispr/Cas9. Nous avons ensuite laissé ces animaux s’accoupler et pondre. Enfin, nous avons attendu deux mois avant l’éclosion des œufs.»

Les serpents issus de ces manipulations sont nés sans écailles au niveau du dos, confirmant le rôle essentiel du gène ciblé. «Notre recherche a mis en lumière le processus de développement qui s’avère différent entre les écailles dorsales et ventrales chez le serpent des blés, se réjouit la chercheuse. Par ailleurs, le fait d’avoir pu obtenir le premier serpent génétiquement modifié ouvre d’incroyables perspectives pour l’ensemble de la communauté scientifique qui utilise les serpents comme modèles d’étude dans leurs recherches portant sur la compréhension des mécanismes du développement et de l’évolution des reptiles.»