Depuis sa création il y a quatre décennies, le génie génétique est devenu une source de grand espoir dans les soins de santé, l'agriculture et l'industrie. Mais cela a également suscité de vives inquiétudes, notamment en raison de la lourdeur du processus d'édition du génome. Désormais, une nouvelle technique, CRISPR-Cas, offre à la fois précision et capacité à modifier le texte du génome à plusieurs endroits simultanément. Mais cela n'a pas éliminé la source de préoccupation.
Le génome peut être vu comme une sorte de partition musicale. De la même manière que les notes indiquent aux musiciens dans un orchestre quand et comment jouer, le génome dit aux parties constituantes de la cellule (généralement des protéines) ce qu'elles doivent faire. La partition peut également inclure les notes du compositeur qui indiquent des changements possibles, des excès, qui peuvent être ajoutés ou exclus, selon le cas. Pour le génome, de telles «notes» sont issues de la vie des cellules sur plusieurs générations dans un environnement en constante évolution.
Le programme génétique de l'ADN s'apparente à un livre fragile: l'ordre de ses pages peut changer, et certaines se déplacent même dans le programme d'autres cellules. Si une page est, par exemple, plastifiée, elle est moins susceptible de s'endommager lorsqu'elle se retourne. De même, les éléments du programme génétique, protégés par un revêtement solide, sont mieux à même de pénétrer dans diverses cellules et ensuite de se reproduire lorsque la cellule se divise.
Par la suite, cet élément devient un virus à propagation rapide. La prochaine étape est une cellule qui reproduit le virus - inutile ou nocif - pour développer un moyen de le contrer. Et en fait, c'est ainsi que le processus CRISPR-Cas est apparu pour la première fois pour protéger les bactéries contre les virus envahissants.
Ce processus permet aux propriétés acquises de devenir héritables. Lors de la première infection, un petit fragment du génome viral - une sorte de signature - est copié dans l'îlot génomique CRISPR (un fragment de génome supplémentaire, en dehors du texte du génome parent). En conséquence, le souvenir de l'infection persiste pendant des générations. Lorsqu'un descendant d'une cellule est infecté par un virus, la séquence sera comparée au génome viral. Si un virus similaire infectait le parent de la cellule, le descendant le reconnaîtra et des mécanismes spéciaux le détruiront.
Pour les scientifiques, ce processus de déchiffrement complexe a pris plusieurs décennies, notamment parce qu'il contredit les théories standard de l'évolution. Mais à ce jour, les scientifiques ont découvert comment reproduire le processus, permettant aux humains de modifier des génomes spécifiques avec une extrême précision - pratiquement le Saint Graal du génie génétique en près de 50 ans.
Cela signifie que les scientifiques peuvent utiliser le mécanisme CRISPR-Cas pour résoudre les problèmes du génome - l'équivalent d'erreurs de frappe dans un texte écrit. Par exemple, dans le cas du cancer, nous aimerions détruire les gènes qui permettent aux cellules tumorales de se multiplier. Nous sommes également intéressés par l'introduction de gènes dans des cellules qui ne les ont jamais reçus par transmission génétique naturelle.
Il n'y a rien de nouveau à ces fins. Mais avec CRISPR-Cas, nous sommes bien mieux équipés pour les atteindre. Les méthodes précédentes ont laissé des traces dans les génomes modifiés, contribuant par exemple à la résistance aux antibiotiques. En revanche, une mutation produite par CRISPR-Cas n'est pas différente d'une mutation survenue spontanément. C'est pourquoi, la Food and Drug Administration des États-Unis a décidé que ces ingrédients ne devraient pas être étiquetés comme des organismes génétiquement modifiés.
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Si plusieurs gènes devaient être modifiés, les méthodes précédentes étaient particulièrement difficiles car le processus devait être effectué séquentiellement. Grâce à CRISPR-Cas, la capacité à effectuer des modifications génomiques en même temps a permis la création de champignons et de pommes qui ne s'oxydent pas ou ne brunissent pas au contact de l'air - un résultat qui nécessite la désactivation simultanée de plusieurs gènes. Ces pommes sont déjà sur le marché et ne sont pas considérées comme des organismes génétiquement modifiés.
D'autres applications sont en cours de développement. La procédure dite de génération de gène pour manipuler le génome peut réduire les dommages causés par les insectes porteurs de maladies. La modification ciblée des gamètes chez les moustiques - les plus meurtriers au monde pour l'homme - les rendrait incapables de transmettre un virus ou un parasite.
Mais l'utilisation de CRISPR-Cas doit être abordée avec prudence. Si cette technologie peut s'avérer une aubaine dans la lutte contre de nombreuses maladies mortelles, elle comporte également des risques graves et potentiellement totalement imprévisibles. Premièrement, parce que les génomes se reproduisent et se propagent par reproduction, la modification d'une population entière ne nécessitera de modifier qu'un nombre limité d'individus, surtout si le cycle de vie de l'organisme est court.
De plus, étant donné l'omniprésence de l'hybridation chez les espèces voisines, il est possible que la modification d'une espèce de moustique se propage également progressivement et de manière incontrôlable à d'autres espèces. L'analyse des génomes animaux montre que de tels événements se sont produits dans le passé, les espèces étant capturées par des éléments génétiques qui pourraient affecter les équilibres des écosystèmes et l'évolution des espèces (bien qu'il soit impossible de dire comment). Et si changer la population de moustiques est dangereux, on ne sait pas ce qui pourrait se passer si nous modifions les cellules humaines - en particulier les cellules germinales - sans une analyse minutieuse.
La technologie CRISPR-Cas est prête à changer le monde. Le principal défi aujourd'hui est de faire en sorte que ces changements fonctionnent.
Antoine Danchin