Les scientifiques ont développé des armes génétiques capables d'éliminer des espèces entières d'organismes de la surface de la Terre. Il s'agit de la technologie du forçage génétique qui permet aux mutations nuisibles de se propager dans les populations animales. Cependant, malgré les protestations des organisations environnementales, cette approche peut grandement bénéficier aux gens en éliminant les maladies dangereuses. "Lenta.ru" explique comment les scientifiques vont combattre le paludisme en utilisant des moustiques modifiés.
Saboteurs d'ADN
Le paludisme est un groupe de maladies infectieuses causées par des organismes unicellulaires parasites du genre Plasmodium. Ils pénètrent dans le sang humain lorsqu'ils sont piqués par des moustiques femelles Anophèles, également connus sous le nom de moustiques du paludisme. Ces insectes sont répartis dans le monde entier, à l'exception de l'Antarctique, de l'Extrême-Nord et de l'Est de la Sibérie. Surtout, le paludisme est malade en Afrique, et surtout chez les enfants. Le paludisme tue près d'un demi-million de personnes chaque année, la plupart des victimes étant des enfants de moins de cinq ans.
Les scientifiques réfléchissent depuis plusieurs années à la manière dont le génie génétique permet de vaincre le paludisme. Une façon consiste à introduire des gènes dans les moustiques qui empêcheront Plasmodium de s'y installer. Mais il y a un problème. Disons que nous créons plusieurs milliers de moustiques du paludisme sûrs et les libérons dans l'environnement. Comment assurer la diffusion du gène souhaité dans la nature?
Les moustiques génétiquement modifiés auront deux copies du gène antipaludique (une sur chaque chromosome). Un seul des chromosomes (dont on décide le cas) est hérité par la progéniture. Par conséquent, si un moustique altéré et un individu sauvage s'accouplent sans le gène souhaité, une seule copie du gène passera à la progéniture. Et seulement environ la moitié de la prochaine génération de moustiques obtiendra cette copie (puisque le chromosome mutant est hérité à 50%). En conséquence, les gènes antipaludiques disparaîtront progressivement de la population - il est peu probable que la sélection naturelle les soutienne.
Une technique connue sous le nom de forçage génétique peut être utilisée pour empêcher l'élimination (élimination) d'un gène de la population sauvage. Cela consiste en quelque sorte à copier le gène dont nous avons besoin d'un chromosome à un autre. Ensuite, un organisme qui n'avait qu'une seule copie du gène en acquiert deux copies et le transmet à sa progéniture avec une probabilité de 100%. Comment c'est fait?
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Une façon consiste à utiliser des endonucléases de restriction, des enzymes qui coupent un double brin d'ADN à un endroit spécifique. Si vous faites une pause dans le chromosome, le processus de restauration commencera. Pendant ce temps, une section intacte du chromosome voisin est copiée dans la chaîne coupée. Cependant, les endonucléases font une coupure si elles "reconnaissent" une combinaison spécifique de nucléotides. Il peut y avoir de nombreuses combinaisons de ce type sur un chromosome, nous courons donc le risque de couper le chromosome en plusieurs morceaux. Ceci, ainsi que d'autres facteurs, compliquent l'utilisation des endonucléases de restriction pour le forçage génétique.
La technologie CRISPR / Cas9 est capable de remplacer ces enzymes, ce qui nous permet de faire une incision exactement à l'endroit dont nous avons besoin. La nucléase Cas9 va faire une cassure dans le double brin d'ADN au site (site cible) «indiqué» par le guide ARN ou sg-ARN. C'est une molécule d'acide nucléique si courte qui est complémentaire du site cible, par conséquent, en synthétisant un guide d'ARN suffisamment long, la probabilité de coupure au mauvais endroit peut être minimisée.
En 2015, des scientifiques de l'Imperial College de Londres ont créé un forçage génétique à l'aide de CRISPR / Cas9 qui favorise la propagation d'une mutation responsable de l'infertilité chez les moustiques du paludisme. Les femelles avec un gène mutant sur les deux chromosomes sont stériles et les mâles peuvent le propager dans la population. De cette manière, il est possible non seulement de réduire la population d'Anophèles à un niveau auquel l'infection par le paludisme à Plasmodium deviendra rare, mais aussi de lutter contre le développement de la résistance aux pesticides et de détruire les espèces envahissantes.
Apocalypse génique
Cependant, on craint que la propagation incontrôlée du gène puisse avoir des conséquences inattendues chez la faune. Selon l'écologiste évolutionniste James Collins de l'Arizona State University, dans une interview à Science, on ne sait pas comment le forçage génétique affectera la dynamique des populations et la santé des écosystèmes. Par exemple, la destruction complète d'une espèce ou même une forte baisse des effectifs conduit à la propagation d'autres espèces. Par conséquent, les moustiques modifiés ne devraient pas être relâchés dans la nature sans tenir compte de tous les risques. Cependant, comment tester un forçage génétique si le test lui-même nécessite la présence d'insectes dans la nature?
James Collins
Les scientifiques appellent ce problème Catch-22 parce que sa solution se contredit. Cependant, des biologistes de l'Université de Harvard et du Massachusetts Institute of Technology ont trouvé comment s'assurer qu'un forçage génétique peut d'abord favoriser la propagation d'un gène mutant et, après quelques générations, conduire à sa disparition.
Le fait est que la copie du morceau d'ADN requis d'un chromosome à un autre se fait par étapes. Le lecteur génique est conduit par trois éléments, dont chacun se compose d'un ou plusieurs gènes. L'élément A est copié et inséré dans le chromosome homologue en présence de l'élément B et l'élément B en présence de l'élément C. L'élément C lui-même est distribué dans la population par héritage normal, étant transmis à seulement la moitié de la progéniture.
L'accouplement d'insectes génétiquement modifiés avec des moustiques sauvages conduira au fait que tous les descendants porteront les éléments A et B, mais seulement la moitié de l'élément C. En conséquence, selon les lois de l'héritage, A et B se propageront d'abord rapidement dans la population, et après un certain montant. générations, l'élément C disparaîtra pratiquement, suivi de l'élément B et, enfin, A. La propagation du gène mutant dépendra du nombre d'insectes libérés dans l'environnement naturel. Vous pouvez vous assurer que presque tous les individus vivant sur un certain territoire seront porteurs de la mutation, mais dans une population plus large, les gènes ne pourront pas se propager. Si les essais réussissent, la question de l'application de la technologie là où il existe une menace claire pour la santé humaine due aux moustiques du paludisme se posera sérieusement.
Tout est décidé
Certaines organisations à but non lucratif, telles que les Amis de la Terre et le Conseil pour une génétique responsable, se sont opposées au forçage génétique, en l'appelant technologie d'extinction de gène. Ils ont suggéré d'introduire un moratoire. Cependant, en décembre 2016, les parties à la Convention des Nations Unies sur la diversité biologique ont approuvé l'utilisation du forçage génétique, appelant à la prudence dans les essais sur le terrain.
Photo: domaine public / Wikimedia
Dans certains pays, la technologie a déjà été testée. Les résultats de cinq essais sur le terrain menés de 2011 à 2014 au Panama, aux îles Caïmans et dans le nord-est de l'État brésilien de Bahia ont montré que le nombre de moustiques sauvages avait diminué de 90 pour cent. Aujourd'hui, le Brésil est sur le point de libérer des millions d'insectes génétiquement modifiés pour lutter contre Zika, la dengue, la fièvre jaune et le chikungunya.
Ainsi, la possibilité d'influencer les écosystèmes naturels par génie génétique a été prouvée. Cependant, est-il possible de modifier directement les génomes humains pour se débarrasser des maladies héréditaires? Ou immuniser les gens contre le paludisme à Plasmodium?
En février 2017, les Académies nationales des sciences et de la médecine des États-Unis ont publié un rapport dans lequel des experts ont permis de modifier l'ADN des personnes pour lutter contre les mutations qui provoquent de graves perturbations dans le corps. En fait, cela signifie corriger les gènes défectueux dans les embryons humains. Cela vous aidera à faire face à des maladies telles que la chorée de Huntington ou l'insomnie familiale mortelle. Cependant, l'utilisation des technologies de forçage génétique sera limitée aux populations d'animaux sauvages, car leur utilisation chez l'homme est non seulement discutable d'un point de vue éthique, mais également peu pratique: le gène se propage trop lentement.
Alexandre Enikeev
