Des chercheurs de K-State réduisent la teneur en gluten du blé panifiable tout en préservant la qualité de la pâte

Des chercheurs de K-State réduisent la teneur en gluten du blé panifiable tout en préservant la qualité de la pâte

Pat Melgares, service de presse de K-State Research and Extension*

Des chercheurs de K-State ont utilisé la technique d'édition de gènes connue sous le nom de CRISPR-Cas9 pour réduire la présence de deux types de gènes codant pour le gluten dans le génome du blé.

Cette avancée pourrait rendre les aliments à base de blé plus sûrs pour les personnes sensibles au gluten.

11 décembre 2023

MANHATTAN (Kan) - Des chercheurs de l'Université de l'État du Kansas ont fait une percée dans le développement d'aliments à base de blé contenant moins de gluten, une découverte qui pourrait atténuer les effets néfastes pour les personnes atteintes de la maladie cœliaque ou d'autres maladies auto-immunes.

Des scientifiques du Centre de Ressources Génétiques du Blé de K-State et du Service de Recherche Agricole de l'USDA, en partenariat avec Kansas Wheat, ont utilisé avec succès une technique d'édition de gènes connue sous le nom de CRISPR-Cas9 pour réduire la présence de deux types de gènes codant pour le gluten, appelés gliadines, connues pour être riches en peptides immunoréactifs, les acides aminés qui forment les protéines.

Le gluten est une protéine souvent présente dans le blé, l'orge et le seigle. Lorsque les personnes atteintes de la maladie cœliaque consomment du gluten, leur organisme déclenche une réaction immunitaire qui attaque l'intestin grêle et les petites saillies en forme de doigts, appelées villosités, qui aident l'organisme à absorber correctement les nutriments.

Selon la Celiac Disease Foundation, la maladie cœliaque touche 1 personne sur 100 dans le monde, mais seulement 30 % d'entre elles sont correctement diagnostiquées.

« Nous avons été très surpris de constater qu'une fois ces gènes édités, nous avons réduit de 47 fois l'immunotoxicité causée par les gènes des gliadines dans le blé », a déclaré M. Eduard Akhunov, professeur distingué du Département de Pathologie Végétale de K-State et directeur du Wheat Genetics Resource Center.

M. Akhunov dirige un groupe de scientifiques qui appliquent des méthodes avancées de génomique, de génétique et d'édition du génome pour améliorer le blé. Dans ce projet, l'édition des gènes du gluten a été réalisée par le chercheur postdoctoral Zitong Yu.

Selon M. Akhunov, le gluten ne sera probablement jamais complètement éliminé du blé, car il est important pour la fabrication du pain. Le gluten donne la texture, la saveur et l'humidité à des produits tels que le pain, les bagels, les pâtisseries, les nouilles, etc.

« Dans nos lignées éditées, nous avons également constaté qu'en dépit d'une réduction de la toxicité (réduction due à des niveaux plus faibles de molécules de gluten toxiques), nous n'avons pas constaté de réduction de la qualité de la pâte, qui est importante pour la fabrication du pain », a déclaré M. Akhunov. « C'est extrêmement important. Nous avons atteint ces deux objectifs apparemment contradictoires : réduire la toxicité tout en conservant la capacité de produire une pâte de qualité. »

M. Akhunov a ajouté que même si les niveaux réduits de gluten obtenus dans le cadre de cette étude ne rendront pas le blé immédiatement sûr pour les personnes atteintes d'une forme sévère de la maladie cœliaque, « il est important d'aller de l'avant ».

« Les variétés de blé présentant des niveaux de toxicité réduits contribueront à élargir les options de produits à base de blé pour les personnes souffrant de problèmes mineurs liés au gluten », a-t-il déclaré. « Les connaissances acquises dans le cadre de cette recherche pourraient éventuellement ouvrir la voie au développement de nouvelles variétés plus sûres pour les personnes atteintes de la maladie cœliaque. »

La nature même des études scientifiques et de la sélection du blé fait que les variétés à teneur réduite en gluten ne seront peut-être pas disponibles pour les consommateurs avant de nombreuses années. M. Aaron Harries, vice-président de la recherche et des opérations pour Kansas Wheat, a déclaré que cette caractéristique ne serait pas incluse dans toutes les nouvelles variétés et « serait très probablement cultivée sous contrat avec des fabricants de produits alimentaires ».

« La recherche sur le blé est axée sur le développement de nouvelles variétés qui répondent aux exigences des consommateurs, tant au niveau national qu'international », a déclaré M. Harries. « La mise au point d'un blé plus sûr pour les personnes atteintes de la maladie cœliaque réduit le nombre de consommateurs contraints d'envisager des alternatives au blé. »

Il ajoute : « Au Kansas, de nombreux producteurs de blé et des membres de leur famille sont atteints de la maladie cœliaque. Il est ironique et regrettable qu'ils gagnent leur vie en cultivant du blé, mais qu'ils ne puissent pas consommer d'aliments à base de blé. La plupart des consommateurs préféreraient ne pas renoncer aux aliments à base de blé dans leur régime alimentaire. Le développement de variétés de blé consommables par les personnes atteintes de la maladie cœliaque leur faciliterait grandement la vie. »

CRISPR-Cas9 est un outil d'édition du génome qui est plus rapide, moins cher et plus précis que les méthodes d'ingénierie du génome utilisées précédemment. M. Akhunov explique que son équipe de recherche a travaillé avec un cultivar de blé commun appelé Fielder, qui se prête à l'édition du génome.

Les recherches de K-State, qui ont été financées par Kansas Wheat, l'Institut National de l'Alimentation et de l'Agriculture de l'USDA et la Fondation Bill et Melinda Gates, sont publiées dans le numéro du 17 novembre du Plant Biotechnology Journal.

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* Source : K-State researchers lower gluten content, maintain dough quality in bread wheat

Ma note : Voici le résumé (découpé, et sous réserve de l'adage bien connu des traducteurs) de « CRISPR-based editing of the ω- and γ-gliadin gene clusters reduces wheat immunoreactivity without affecting grain protein quality » (l'édition basée sur CRISPR des groupes de gènes ω et γ-gliadine réduit l'immunoréactivité du blé sans affecter la qualité des protéines du grain) de Zitong Yu, Ural Yunusbaev, Allan Fritz, Michael Tilley, Alina Akhunova, Harold Trick, Eduard Akhunov :

« L'immunotoxicité du blé est associée à une réaction anormale aux peptides dérivés du gluten. Les tentatives de réduction de l'immunotoxicité par la sélection et la biotechnologie affectent souvent la qualité de la pâte.

Ici, l'édition multiplexée par CRISPR-Cas9 du cultivar Fielder a été utilisée pour modifier les gènes codant pour le gluten, en se concentrant spécifiquement sur les copies des gènes ω et γ-gliadine, qui ont été identifiés comme étant abondants dans les peptides immunoréactifs sur la base de l'analyse des génomes de blé assemblés à l'aide des technologies de séquençage à longue lecture.

Le séquençage du génome entier d'une lignée éditée a montré la mutation ou la suppression de presque toutes les copies du gène ω-gliadine et de la moitié des copies du gène γ-gliadine et a confirmé l'absence d'édition dans les gènes α/β-gliadine.

La réduction estimée à 75 % et 64 % de la teneur en ω- et γ-gliadine, respectivement, n'a pas eu d'impact négatif sur les caractéristiques de qualité des protéines du grain et de la pâte du point de vue de l'utilisation finale.

Une réduction de l'immunoréactivité de 47 fois par rapport à une lignée non éditée a été démontrée à l'aide d'anticorps dirigés contre des peptides immunotoxiques.

Nos résultats indiquent que la modification ciblée par CRISPR des copies des gènes ω- et γ-gliadine, déterminées comme étant abondantes dans les peptides immunoréactifs par l'analyse d'ensembles génomiques de haute qualité, est un moyen efficace de réduire l'immunotoxicité des cultivars de blé tout en minimisant l'impact de l'édition sur la qualité des protéines.

On peut aussi (re)lire « CRISPR peut rapprocher la science du consommateur » et « Trois mythes répandus sur le blé et le rôle du gluten ».