L’approche habituelle vers l’étude de la fonction des gènes est d’insérer ou d’inactiver le gène dans une cellule ou un individu, et d’observer les changements dans le comportement biologique de la cellule ou les phénotypes individuels pour identifier sa fonction.

C’est pourquoi l’étude de la fonction des gènes peut être menée en suivant les deux types de stratégies suivants :

• Perte de fonction

• Gain de fonction

Perte de fonction

Le knockout génique est l’une des méthodes les plus fréquemment utilisées pour étudier la perte de fonction chez la souris. Le knockout génique fait référence à la découverte des fonctions biologiques des gènes cibles en étudiant les organismes qui portent les gènes cibles inactivés (knocked out). Cette technique exige que des modifications soient apportées à des séquences partielles des gènes cibles, ce qui désactive les fonctions des gènes spécifiques et inactive ainsi une partie ou la totalité de la fonction du gène cible. Le knockout de gène peut être encore divisé en knockout de gène conventionnel et knockout de gène conditionnel.

Conventional Gene Knockout

• Le Knockout conventionnel (abréviation : KO) se réfère au knockout de certains exons vitaux, de domaines fonctionnels du gène cible, voire de tous les exons, dans toutes les cellules de souris, entraînant ainsi une perte d’expression du gène cible.

• Les sourisKO portent les séquences du gène cible modifié dans tous les tissus et toutes les cellules. Les gènes cibles ne sont pas exprimés chez les souris homozygotes

• Les sourisKO sont généralement utilisées pour étudier les effets des gènes cibles ou des fonctions des protéines sur la physiologie ou la pathologie.

Coquillage conditionnel de gènes

• Le Knockout conditionnel (abréviation : CKO) est l’ingénierie spécifique temporelle et spatiale du génome de la souris en limitant le génie génétique à certains types spécifiques de cellules de la souris ou à un stade spécifique du développement

• Le ciblage génétique est utilisé chez les souris CKO pour flanquer un ou plusieurs exons importants du gène cible avec des sites loxP. L’expression du gène cible était normale avant le croisement avec la souche exprimant la recombinase Cre. Lors du croisement avec des souris transgéniques exprimant la Cre recombinase, le gène cible peut être assommé dans un tissu ou un type de cellule spécifique, et son expression restera normale dans les autres tissus ou types de cellules.

• Les souris KO sont généralement utilisées pour étudier les gènes qui provoquent la létalité embryonnaire, les fonctions des gènes ou des protéines cibles dans un tissu ou un type de cellule particulier, ou le rôle des gènes ou des protéines cibles à une période ou un stade particulier.

Cas : Application des modèles de souris Drd2 KO et Drd2 CKO dans la recherche sur la réponse immunitaire du cerveau

Gain de fonction

Étude de la fonction des gènes par l’observation des changements dans les traits biologiques de la cellule ou de l’individu, dans lesquels le gène cible avait été introduit pour générer des niveaux d’expression nouveaux ou plus élevés.

Transgène aléatoire

La transgénèse par insertion aléatoire est l’intégration aléatoire d’un gène exogène dans le génome de la souris pour générer des modèles de souris avec une surexpression du gène cible. Elle est utilisée pour étudier les impacts de la surexpression du gène cible sur la physiologie et la pathologie.

Surexpression du gène cible

La séquence d’ADN exogène est exprimée de manière stable chez la souris après avoir été knockée dans le locus du gène Gt (ROSA) 26Sor de la souris également connu sous le nom de Rosa26. L’expression du gène exogène peut également être spécifique à un tissu ou induite par un médicament.

• Utilisable pour des expériences de surexpression de la fonction des gènes et des protéines

• Peut être utilisé pour des expériences de sauvetage des phénotypes KO

Gène knock-in

Knock-in (abréviation : KI) se réfère à l’introduction de mutations spécifiques ou de séquences d’ADN exogènes sur le site du gène cible.

(1) Introduction d’une mutation de base dans le gène cible pour imiter un modèle de maladie génétique humaine.

(2) Introduction d’un gène rapporteur, tel que EGFP, RFP, mCherry, YFP, LacZ et Luciferase, dans le gène endogène murin pour observer le schéma d’expression du gène cible.

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