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Une cellule modifiée plus de 13 000 fois

Illustration artistique d'un couteau et de la double hélice d’ADN.
Illustration artistique d'un couteau et de la double hélice d’ADN. Photo: iStock
Alain Labelle

Pas moins de 13 200 modifications ont été réalisées dans une seule cellule par des scientifiques de l'université Harvard, située à Cambridge, en banlieue de Boston.

Il s’agit d’un véritable tour de force dans le domaine de l’édition génétique. Le précédent record était détenu par la même équipe, qui avait réussi à modifier des cellules d’organes de porcs en 62 emplacements différents.

Dans les présents travaux, le groupe dirigé par le chercheur George Church a eu recours à l’instrument CRISPR-Cas9, qui peut se comparer à des ciseaux moléculaires.

Depuis les années 2010, cet instrument s’est imposé comme un outil de génie génétique révolutionnaire permettant de pénétrer au cœur des cellules pour y couper un brin d’ADN et le remplacer par un autre. Concrètement, la protéine CRISPR-Cas9 est une enzyme spécialisée pour couper l'ADN.

Illustration de l’outil moléculaire CRISPR. Photo : Radio-Canada

La mise au point de ces ciseaux moléculaires laisse entrevoir l’arrivée d’une nouvelle ère en médecine. Et de nombreux laboratoires à travers le monde y travaillent.

À terme, l’objectif de l’équipe du Pr Church est de réécrire les génomes à une échelle beaucoup plus large que ce qui a été possible jusqu'à présent, ce qui pourrait mener à une « redéfinition radicale » des espèces, et même de l’humain, puisque la création de cellules dites « universelles » pourrait prévenir l’apparition des maladies.

Cette idée n’est pas nouvelle. Déjà, en 2017, ce type de modification génétique à grande échelle avait été testé par une équipe australienne, qui avait annoncé être parvenue à éditer le chromosome Y de souris pour le faire disparaître.

Cette stratégie pourrait permettre d'empêcher le développement du syndrome de Down, une anomalie chromosomique congénitale provoquée par la présence d'un troisième exemplaire plus ou moins complet du chromosome 21.

Une nouvelle étape

Pour établir le nouveau record d'édition génétique, l’équipe américaine a utilisé CRISPR-Cas9 sur un type de séquence d'ADN appelé LINE-1, un élément répétitif du génome humain dont les fonctions biologiques sont toujours méconnues.

On estime que ces éléments génétiques non codants (anciennement appelés ADN poubelle ou ADN satellite), qui sont capables de se copier, représentent environ 17 % de notre génome.

Lorsque l’outil CRISPR ouvre la double hélice d’ADN, il est très risqué de réaliser plusieurs éditions à la fois puisqu’elles mettent en péril la vie même de la cellule. Un danger qui a limité les tentatives passées d'édition à grande échelle.

Le saviez-vous?

En 2016, d’autres scientifiques australiens avaient essayé d'éliminer des éléments LINE dans 500 embryons de souris, espérant voir si cela modifierait le comportement de la souris. Mais aucun de ces rongeurs n'a survécu pour se reproduire.

Redessiner un génome

Pour éviter de répéter ce problème et permettre de redessiner le génome d’un mammifère, l'équipe de Harvard a adapté une variante de l’outil CRISPR qui réduit les interventions sur l'ADN, mais qui permet de remplacer une lettre génétique par une autre, transformant, par exemple, un C en un T.

Les chercheurs ont ainsi été en mesure d'effectuer plus de 13 000 changements à la fois dans certaines cellules sans les détruire.

Leur adaptation permet ainsi, selon les chercheurs, de surmonter les barrières actuelles de mutation et de toxicité qui empêchent la survie des cellules après qu’elles ont subi des modifications génomiques à grande échelle.

D’autres chercheurs estiment toutefois qu’il reste encore beaucoup de travail avant d’arriver à l’ultime étape annonçant l'édition à grande échelle du génome, contrairement à ce qu’avancent les auteurs de ces travaux publiés sur le site BioRxiv (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Selon Gaëtan Burgio, de l’Université nationale d’Australie, dont les propos ont été rapportés dans la revue MIT Review, il est exagéré d’affirmer que cette technique conduira à une refonte radicale de de notre espèce.

Quoi qu’il en soit, l’objectif de George Church est de créer des banques d'organes ou de tissus humains dont les génomes ont été révisés pour qu'ils soient immunisés contre tous les virus.

Ce processus de recodage ADN implique, selon son équipe, environ 9811 modifications génétiques précises. Church pense qu’à terme, il sera possible de créer une banque de cellules souches sûres et universelles.

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