Idées

Le Saint Graal de l'ingénierie génétique

Sciences
22/12/2017

Depuis son apparition il y a une quarantaine d'années, l'ingénierie génétique suscite de grand espoirs dans les domaines de la santé, de l'agriculture et de l'industrie. Mais elle engendre également une profonde inquiétude, notamment en raison de la nature laborieuse du processus d'édition génomique. Un nouveau procédé, baptisé CRISPR-Cas, allie désormais haute précision et capacité de modifier le texte génomique simultanément à plusieurs endroits. Des motifs d'inquiétudes demeurent néanmoins.
Le génome peut être comparé à une partition musicale. De la même manière qu'une partition indique aux musiciens d'un orchestre comment et à quel moment jouer, le génome dicte aux composants cellulaires (généralement des protéines) ce qu'ils doivent faire. Une partition peut également inclure des indications du compositeur, mettant en évidence de possibles variations et nuances qui peuvent être ajoutées ou omises en fonction des circonstances. Dans le génome, ces « indications » sont le fruit de plusieurs générations de survie des cellules dans un environnement en perpétuelle évolution.
Le programme génétique de l'ADN est quant à lui semblable à un livre fragile : l'ordre de ses pages peut être modifié, voire certaines pages être déplacées vers le programme d'une autre cellule. Si une page est par exemple plastifiée, elle risque moins de s'abîmer pendant son déplacement. De même, les éléments d'un programme génétique protégés par un revêtement solide sont plus susceptibles d'envahir une variété de cellules, puis de se reproduire en même temps que la cellule.


Les théories traditionnelles de l'évolution contredites
En fin de compte, cet élément devient un virus, qui se propage rapidement. L'étape suivante consiste pour la cellule qui reproduit un virus, utile ou nuisible, à développer le moyen d'y résister. C'est en réalité de cette manière – en tant que mécanisme de défense d'une bactérie contre des virus envahisseurs – que le procédé CRISPR-Cas est apparu pour la première fois.
Ce procédé permet aux caractéristiques acquises de devenir héritées. Au cours d'une première infection, un petit fragment du génome viral – sorte de signature – est copié dans l'îlot génomique CRISPR (partie supplémentaire du génome, extérieure au texte génomique parent). Résultat, la mémoire de l'infection est conservée au fil des générations. Lorsque le descendant d'une cellule est infecté par un virus, la séquence sera comparée au génome viral. Si un virus similaire a infecté une cellule mère, le descendant reconnaîtra ce virus, qui sera détruit par un mécanisme spécifique.
Des dizaines d'années ont été nécessaires aux scientifiques pour déchiffrer ce processus complexe, notamment parce qu'il contredisait les théories traditionnelles de l'évolution. Mais les scientifiques ont désormais compris comment le reproduire, ce qui permet à l'être humain de modifier des génomes spécifiques avec la plus haute précision – véritable Saint Graal de l'ingénierie génétique depuis près de 50 ans.
Cela signifie que les scientifiques peuvent appliquer le mécanisme CRISPR-Cas pour remédier aux problèmes du génome – un peu à la manière d'un correcteur typographique. En cas de cancer, par exemple, il s'agirait de détruire les gènes qui permettent la multiplication des cellules tumorales. Il pourrait également être intéressant d'introduire des gènes dans des cellules qui n'en ont jamais bénéficié par un transfert génétique naturel.
Ces objectifs ne sont pas nouveaux. En revanche, grâce au procédé CRISPR-Cas, nous sommes beaucoup mieux équipés pour y parvenir. Les techniques précédentes laissaient des traces dans les génomes modifiés, et contribuaient par exemple à la résistance aux antibiotiques. Par opposition, une mutation obtenue par CRISPR-Cas n'est pas distinguable d'une mutation survenue spontanément. C'est la raison pour laquelle la Food and Drug Administration américaine considère que les constructions effectuées n'ont pas à être étiquetées en tant qu'organismes génétiquement modifiés.
Les techniques précédentes étaient particulièrement ardues lorsqu'il s'agissait de modifier plusieurs gènes, car le processus s'effectuait étape par étape. Grâce au procédé CRISPR-Cas, la possibilité d'effectuer des modification de génome de manière simultanée a d'ores et déjà permis des créer des champignons et des pommes qui ne s'oxydent pas, qui ne brunissent pas au contact de l'air – résultat nécessitant que plusieurs gènes soient désactivés simultanément. Ces pommes se trouvent aujourd'hui dans le commerce, et ne sont pas considérées comme des organismes génétiquement modifiés.


Risques imprévisibles
D'autres applications sont en cours de développement. Le procédé de « forçage génétique » consistant à manipuler le génome pourrait ainsi remédier aux problèmes que créent les insectes porteurs de maladies. Une modification ciblée des gamètes du moustique – animal le plus meurtrier de la planète pour l'être humain – rendrait cette espèce incapable de transmettre des virus ou parasites
La mise en œuvre du procédé CRISPR-Cas doit néanmoins être abordée consciencieusement. Bien que cette technologie soit une possible aubaine dans la lutte contre de nombreuses maladies mortelles, elle présente également des risques sérieux – voire totalement imprévisibles. Pour commencer, dans la mesure où les génomes se multiplient et se propagent via la reproduction, modifier une population entière exigerait de ne modifier qu'un nombre limité d'individus, en particulier lorsque le cycle de vie de l'organisme est court.
Par ailleurs, compte tenu de l'omniprésence de l'hybridation parmi les espèces géographiquement proches, il est possible que la modification d'une espèce de moustique se propage également à d'autres espèces de manière progressive et incontrôlable. L'analyse des génomes animaux démontre que ce type d'événements a déjà eu lieu dans le passé, des espèces ayant été envahies par des éléments génétiques susceptibles d'avoir affecté l'équilibre des écosystèmes et l'évolution des espèces (bien qu'il soit impossible de savoir dans quelle mesure). S'il apparaît dangereux de modifier une population de moustiques, nul ne peut prédire les conséquences d'une modification trop imprudente des cellules humaines – en particulier des cellules germinales.
La technologie CRISPR-Cas est vouée à transformer le monde. Reste à faire en sorte que cette transformation soit positive.


Traduction Martin Morel
© Project Syndicate, 2017.


Antoine Danchin est président d'AMAbiotics SAS et membre de l'Académie des sciences (Paris).

 

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