Publié le 7 janvier 2026 à 17h08. Des chercheurs allemands et américains ont découvert un nouveau mécanisme d’action du système CRISPR-Cas, qui cible spécifiquement les molécules d’ARN de transfert, ouvrant de nouvelles perspectives pour la lutte contre les infections bactériennes et le développement de diagnostics moléculaires.
- L’équipe a identifié une nucléase, Cas12a3, qui coupe les ARNt, essentiels à la production de protéines, paralysant ainsi les cellules infectées.
- Cette découverte révèle une diversité insoupçonnée dans les mécanismes de défense bactériens et pourrait conduire à des outils de diagnostic plus précis et plus rapides.
- Les chercheurs ont combiné Cas12a3 avec d’autres nucléases pour détecter simultanément les ARN de trois virus différents : la grippe, le virus respiratoire syncytial (VRS) et le SARS-CoV-2.
Les « ciseaux génétiques CRISPR » sont devenus un outil incontournable de l’édition du génome, avec des applications potentielles dans des domaines aussi variés que la biologie, la médecine et l’agriculture. Une équipe de l’Institut Helmholtz de recherche sur les infections à ARN (HIRI) à Würzburg a démontré que les systèmes CRISPR-Cas, à l’origine de cette technologie, sont encore plus polyvalents qu’on ne le pensait. En collaboration avec le Centre Helmholtz de recherche sur les infections à Braunschweig (HZI) et l’Université d’État de l’Utah (USU) à Logan, aux États-Unis, les chercheurs ont mis en évidence une nouvelle stratégie de défense CRISPR.
Contrairement aux nucléases connues, Cas12a3 cible spécifiquement les acides ribonucléiques de transfert (ARNt), des molécules cruciales pour la formation des protéines. En clivant ces ARNt, la nucléase parvient à paralyser les cellules infectées, empêchant ainsi la multiplication et la propagation de l’agent pathogène. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Nature.
Les bactéries disposent d’une multitude de mécanismes pour se défendre contre les virus et autres envahisseurs. Parmi ces stratégies, le clivage des ARNt est particulièrement intéressant, car ces molécules sont présentes dans toutes les cellules et jouent un rôle fondamental dans la traduction de l’ARN messager (ARNm) en protéines. Leur inactivation limite la production de protéines, conduisant à une mise en dormance de la cellule infectée.
Les systèmes CRISPR-Cas, une méthode de défense bactérienne courante, n’avaient jusqu’à présent pas été associés au clivage des ARNt. CRISPR utilise des protéines contrôlées par l’ARN, appelées nucléases Cas, pour reconnaître les intrus en fonction de leur matériel génétique et les neutraliser. Lorsque ces nucléases identifient un pathogène, elles déclenchent une réponse immunitaire spécifique, qui peut inclure la coupure de l’ADN de l’attaquant ou la dégradation de l’ARN. Ces mécanismes ont déjà été exploités dans diverses applications et ont fait de CRISPR une base essentielle pour les technologies d’édition du génome.
La découverte de Cas12a3 est le fruit d’une recherche inattendue. « Cette découverte était complètement inattendue », déclare Chase Beisel, chef du département affilié à HIRI et auteur correspondant de l’étude. Chase Beisel, chef du département affilié à HIRI « Notre équipe étudiait en fait des protéines associées à une nucléase unique appelée Cas12a2. »
Des études antérieures, publiées dans Nature en janvier 2023, avaient montré que Cas12a2 coupait exclusivement l’ADN. En revanche, Cas12a2 était capable de dégrader à la fois l’ARN et l’ADN. « Nous avons émis l’hypothèse qu’il pourrait y avoir d’autres fonctions spéciales cachées dans cette famille de protéines. Et nous avions raison : nous avons pu découvrir Cas12a3 avec ses propriétés uniques », ajoute Oleg Dmytrenko, ancien postdoctorant au laboratoire Beisel et premier auteur de l’étude.
Cas12a3 se distingue de Cas12a2 par sa précision. Comme Cas12a2, il utilise l’ARN pour localiser des séquences d’ARN étrangères. Cependant, une fois la cible identifiée, Cas12a3 se lie spécifiquement à la queue d’un ARNt et la coupe. « Cette précision fait de Cas12a3 une contrepartie exacte de son plus proche parent, Cas12a2, qui coupe de manière plutôt imprécise mais complète », explique Ryan Jackson, professeur à l’USU et également auteur correspondant de l’étude.
La queue 3′ de l’ARNt est une région particulièrement conservée, c’est-à-dire qu’elle est restée relativement inchangée au cours de l’évolution. Cette région est essentielle à la fonction et à la stabilité de l’ARN et sert de point d’attache pour les acides aminés, les éléments constitutifs des protéines. En coupant cette queue, Cas12a3 bloque efficacement la production de protéines.
La structure de Cas12a3, déterminée par cryomicroscopie électronique au HZI, révèle comment la nucléase reconnaît les ARNt. « Nous avons pu identifier une partie unique que nous avons appelée le ‘domaine de chargement de l’ARNt’ », explique Dirk Heinz, chef de département au HZI. Dirk Heinz, chef de département au HZI « Sa tâche est de positionner précisément la queue 3′ de l’ARNt afin qu’elle soit au bon endroit pour le clivage », ajoute Biao Yuan, postdoctorant au laboratoire Heinz et également premier auteur de l’article.
Grâce à cette haute précision, les chercheurs ont pu combiner Cas12a3 avec d’autres nucléases qui ciblent d’autres ARN spécifiques. Cette combinaison leur a permis de détecter simultanément les ARN de trois virus différents : le virus de la grippe, le virus respiratoire syncytial (VRS) et le SARS-CoV-2. « Non seulement nous avons pu repousser les limites des diagnostics basés sur CRISPR, mais les résultats de nos recherches pourraient également permettre des tests sur place rentables et faciles à réaliser pour une variété de maladies », explique Beisel.
Cette découverte souligne la diversité cachée des mécanismes de défense bactériens et ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche sur les infections et le développement de nouvelles thérapies. L’équipe de recherche prévoit d’étudier plus en détail cette famille de nucléases pour découvrir d’autres variations et d’exploiter Cas12a3 comme outil pour le diagnostic moléculaire et d’autres applications.
Collaborations : Cette étude est le fruit d’une collaboration entre les laboratoires de Chase Beisel et Redmond Smyth de l’Institut Helmholtz de Würzburg pour la recherche sur les infections à base d’ARN, du Centre Helmholtz pour la recherche sur les infections à Braunschweig, de l’Université d’État de l’Utah aux États-Unis, de l’Université Jagellonne en Pologne et de l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA) en Autriche.
Financement : Ce travail a été soutenu par le Conseil européen de la recherche, la famille R. Gaurth Hansen, les National Institutes of Health, le programme « PostDoc Plus » de l’Université Julius Maximilian de Würzburg, la Fondation allemande pour la recherche (DFG) et l’association Helmholtz.
Institut Helmholtz pour la recherche sur les infections à base d’ARN : https://www.helmholtz-hiri.de/de
Centre Helmholtz pour la recherche sur les infections : https://www.helmholtz-hzi.de
Contact presse : Luisa Hartig
Gestionnaire des communications
Institut Helmholtz pour la recherche sur les infections à base d’ARN (HIRI)
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+49 (0)931 31 86688
Publication originale :
Dmytrenko O, Yuan B, Crosby KT, Krebel M, Chen X, Nowak JS, Chramiec-Głąbik A, Filani B, Gribling-Burrer AS, van der Toorn W, von Kleist M, Achmedov T, Smyth RP, Glatt S, Bravo JPK, Heinz DW, Jackson RN, Beisel CL. Cas12a3 triggered by RNA cleaves tRNA tails to execute bacterial immunity. Nature (2026), DOI : 10.1038/s41586-025-09852-9
Informations complémentaires :
https://www.helmholtz-hzi.de/media-center/newsroom/news-detailseite/jenseits-der-genschere-neuer-crispr-mechanismus-entdeckt/ Communiqué de presse HZI
Caractéristiques de ce communiqué de presse :
Journalistes, scientifiques
Biologie, chimie, médecine
À l’échelle nationale
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