Une souris de laboratoire est un rongeur, généralement de l’espèce Mus musculus, utilisé pour la recherche scientifique. Son caryotype est composé de quarante chromosomes et elle est généralement albinos.
Les souris de laboratoire appartenant à la même souche pure ou consanguine sont choisies pour chaque expérience. Les individus d’une même souche ont des gènes identiques, ce qui permet de comparer les effets de différents traitements expérimentaux (médicaments, environnement physique, etc.), sans confusion due aux différences génétiques. La souche la plus couramment utilisée est BALB/c (souris albinos), bien que d’autres soient disponibles (par exemple C57BL/6), surtout depuis le développement des techniques de manipulation génétique qui ont permis d’obtenir un grand nombre de souches avec des modifications génétiques particulières.
Certaines recherches particulières peuvent nécessiter une espèce de souris autre que Mus musculus. Par exemple, en 2004, des chercheurs de l’université Emory ont utilisé des souris des prairies (Microtus ochrogaster) et des souris des marais (Microtus pennsylvanicus) pour étudier un gène lié au comportement monogame.
Les caractéristiques qui ont fait de la souris de laboratoire le modèle biologique et biomédical le plus utilisé dans la recherche scientifique sont les suivantes :
Les souris génétiquement modifiées sont désormais utilisées. Les modèles de souris transgéniques et knock-out sont particulièrement utiles pour l’étude de problèmes biologiques complexes, car ils permettent d’analyser l’action d’un gène ou d’une protéine en particulier.
Souche C57BL/6
C57BLACK6, abrégé en C57BL/6 ou black 6, est la souche de souris de laboratoire consanguine la plus utilisée pour les manipulations génétiques dans l’étude des maladies humaines. Cette souche a été utilisée pour le projet du génome de la souris qui s’est achevé en 2002.
Son pelage est brun foncé, presque noir. Elle a un tempérament facilement irritable.
Contexte génétique et évolutif
L’homme et la souris de laboratoire (deux mammifères euthériens) ont partagé un dernier ancêtre commun il y a environ soixante millions d’années. L’évolution du génome des mammifères est relativement conservatrice. Si l’homme a des ancêtres communs avec tous les êtres vivants, le fait que l’homme et la souris soient des mammifères euthériens signifie qu’ils ont plus de gènes en commun qu’entre l’homme et les animaux non euthériens.
Les souris ont un génome regroupé en vingt paires de chromosomes, alors que l’homme en a vingt-trois. Les génomes de l’homme et de la souris de laboratoire sont très similaires : le génome humain compte 2,9 milliards de paires de bases, tandis que le génome de la souris en contient environ 2,6 milliards.
La cartographie génétique a montré que certains gènes présents sur le même chromosome humain sont situés sur des chromosomes différents chez la souris. Par exemple, les gènes GADP, TPI, LDHB, KRAS2, INT1, GL1 et LALB sont regroupés sur le chromosome 12 chez l’homme, alors que chez la souris, ces gènes sont répartis sur les chromosomes 6, 15, 10 et 4. Ces mêmes gènes se retrouvent sur le même chromosome chez le chat (chromosome B4) et la vache (chromosome 5), ce qui indique que les ancêtres de la souris ont divergé de la lignée qui mènerait à l’homme avant la lignée des artiodactyles (à laquelle appartient la vache) et la lignée des carnivores (à laquelle appartient le chat). Le chromosome 7 de l’homme présente des homologies avec sept chromosomes différents de Mus musculus. Le chromosome 11 de la souris présente des homologies sur au moins six chromosomes humains.
La similitude génétique entre les deux espèces permet de comparer les gènes presque directement et permet aux scientifiques de trouver les mêmes gènes chez l’homme pour décoder les voies et les mécanismes des maladies humaines, car les souris peuvent également les développer. Par exemple, la mutation murine liée à l’obésité (Magohany) est homologue au gène de l’attractrine, qui stocke des informations pour fabriquer une glycoprotéine et est lié à l’obésité chez l’homme.
Il est également possible d’induire un grand nombre de maladies humaines chez les souris en manipulant leurs gènes par des techniques de génie génétique. Ce n’est que de cette manière que l’on peut mener des recherches plus fiables, car les recherches sur les humains ne respecteraient pas les normes bioéthiques.
Souris transgénique
Une souris transgénique est une souris qui porte un fragment d’ADN étranger à son génome. Pour les obtenir, il faut construire un plasmide d’ADN (un plasmide est un élément génétique extrachromosomique dont la chaîne d’ADN est circulaire) et ensuite introduire le nouveau gène dans la cellule cible afin qu’il puisse être inséré de manière aléatoire dans le génome de la cellule à l’aide de techniques de recombinaison de l’ADN et de micromanipulation ou de transfection. Le gène ajouté est appelé transgène et l’animal qui le porte est appelé animal transgénique. Les souris transgéniques sont utilisées pour comprendre les mécanismes d’expression génétique d’un gène ou d’un fragment de gène.
Une souris transgénique est obtenue de la manière suivante :
Le nombre de copies du transgène peut varier entre différentes souris transgéniques fondatrices ; de même, le transgène peut être intégré dans différentes parties du génome murin. Certaines souris transgéniques peuvent exprimer un nouveau phénotype en raison de l’inactivation d’un autre gène sur le site d’insertion du transgène, ce qui constitue un inconvénient de la technique. En général, les modèles générés permettent d’étudier le gain de fonction.
Un gène comporte deux régions principales : la région régulatrice (promoteur) et la région codant pour la protéine. Dans la construction de souris transgéniques, on peut utiliser soit des promoteurs généraux qui permettent une expression continue et étendue du transgène, soit un promoteur spécifique à un tissu qui produira un modèle d’expression plus restreint.
Souris knock-out
Une souris knock-out (KO) est un organisme génétiquement modifié (OGM) dépourvu de l’expression d’un gène particulier. Les souris KO constituent un modèle pour l’étude de l’action d’un gène particulier sur la biochimie et la physiologie d’un organisme. Les souris KO sont très utiles dans l’étude du cancer et d’autres maladies complexes.
L’obtention d’une souris KO se fait de la manière suivante :
Parmi les inconvénients de la recherche sur les souris knock-out figurent les suivants : la mortalité possible des embryons ou des nouveau-nés, dans certains cas, ce qui empêche l’étude de la fonction de ce gène particulier chez les animaux adultes ; la modification est présente dans toutes les cellules, ce qui n’est pas le cas dans le développement de certains types de cancer ; la modification est présente dès la fécondation, de sorte que, dans certains cas, la plasticité au cours du développement embryonnaire peut conduire à une interprétation confuse des résultats en raison de phénomènes de compensation.
Malgré ces limites, les connaissances en génétique médicale ont énormément progressé grâce aux souris KO.
Souches de souris knock-out
En 2001, pas moins de 286 souches de souris knock-out étaient disponibles. Chaque mois, neuf nouvelles souches sont ajoutées à la liste. Le Jackson Laboratory Induced Mutant Resource (IMR) est l’institution qui se charge de l’importation, de la cryoconservation des embryons et du développement génétique (introduction de la mutation dans une souche consanguine) des souches acceptées, afin de fournir à la communauté scientifique des souris knock-out et transgéniques pour différents domaines de recherche.
Le nom de la souche est donné en fonction du gène impliqué dans la mutation. Par exemple, la souche BDNF est nommée d’après le facteur neurotrophique dérivé du cerveau. Le phénotype de la souche présentant cette mutation se caractérise par de graves déficits de coordination et d’équilibre et par une dégénérescence excessive de certains ganglions sensoriels. Le ganglion sympathique, le mésencéphale dopaminergique et les neurones moteurs ne sont pas affectés.
Souris knock-in
Une souris knock-in est un organisme génétiquement modifié (OGM) dans lequel un gène normal a été remplacé par un gène altéré avec une mutation spécifique. Son développement est très similaire à celui d’une souris knock-out ; cependant, au lieu de désactiver le gène, il est remplacé par un autre gène. Dans certains cas, la section du promoteur est ajoutée pour que le gène modifié s’exprime en continu.
Développement évolutif et histoire de son utilisation
Au cours du 20e siècle, des mutations spontanées ont été documentées et ont conduit à l’identification de gènes responsables de l’obésité, du cancer et de l’athérosclérose.
L’histoire ultérieure comprend la création d’un grand nombre de souches de souris knock-out pour aider à comprendre le rôle des gènes individuels dans l’organisme et la manière dont ils sont liés à d’autres gènes.
Liens externes
Lignes directrices pour la nomenclature des souches de souris et de rats