Crispr, la révolution de la modification génétique

Jusqu’à la fin des années 2000, l’insertion d’un gène dans un organisme se faisait au hasard dans son génome. De nombreux essais étaient nécessaires pour parvenir à obtenir l’organisme génétiquement modifié souhaité, lesquels essais faisaient gonfler les factures et complexifiaient les expérimentations. La situation a commencé à changer avec la découverte d’enzymes capables de cibler précisément certaines zones de l’ADN. Elles ont pour nom méganucléases ou nucléases à doigt de zinc, ou Talens, et ont grandement facilité les manipulations génétiques, permettant de modifier, supprimer ou insérer un gène beaucoup plus aisément que par le passé. Mais un palier supplémentaire a été franchi en 2012, avec la mise au point du système Crispr/Cas9, découvert chez les bactéries ; quand une bactérie est infectée par un virus, elle utilise une nucléase (enzyme) d’un genre particulier (Cas), capable de "hacher menu" l’ADN de l’envahisseur et d’empêcher ainsi sa reproduction. Cette réponse immunitaire très efficace est possible car l’enzyme découpeuse est associée à une autre molécule, un ARN, qui se lie à l’ADN viral et la guide très précisément vers sa cible.

Un succès sans précédent

Les biologistes moléculaires ont rapidement compris que ce système pouvait constituer un outil puissant de modification des génomes, à condition de l’apprivoiser. Ce fut chose faite en 2012, quand deux chercheuses, l’Américaine Jennifer Doudna et la Française Emmanuelle Charpentier, réussirent à coupler l’enzyme Cas à un ARN de leur fabrication, capable de reconnaître d’une séquence d’ADN spécifique, puis à utiliser ce binôme pour la couper précisément (2). Trois ans plus tard, l’onde de choc de cette découverte n’a pas fini de secouer la communauté scientifique. Cette nouvelle technique présente en effet d’indéniables atouts par rapport aux précédentes. Simple à mettre en œuvre, elle permet de cibler potentiellement n’importe quel gène, dans le génome de n’importe quel être vivant. Extrêmement précise, elle peut être utilisée pour supprimer ou modifier à façon une ou plusieurs séquences d’ADN simultanément, un peu comme un traitement de texte permet l’édition d’un mot. Enfin, plus rapide que les autres techniques, elle est comparativement beaucoup moins coûteuse, car elle repose sur l’utilisation de petits ARN, produits en routine dans les laboratoires. Toutes ces raisons ont conduit à l’explosion des travaux ayant recours aux systèmes Crispr, couronnés de succès chez de nombreux organismes vivants, de la souris aux primates en passant par les cellules humaines, les levures ou le bétail.

Une multitude d’applications

Si le potentiel de la technique Crispr appliquée à l’agriculture n’a été jusqu’ici qu’effleuré, les perspectives ouvertes sont vertigineuses. Il est souvent utile pour les biologistes qui étudient le fonctionnement des êtres vivants, de produire des mutations « perte de fonction », en éliminant un gène. En agriculture, cette approche joue un rôle important dans le développement de nouvelles variétés. À ce titre, l’utilisation de la technique Crispr constitue une nette amélioration par rapport aux méthodes classiques basées sur la mutagenèse au hasard, qu’elle soit chimique ou physique (radiations). Non seulement elle permet de cibler spécifiquement un gène d’intérêt, mais elle est aussi capable d’en éliminer ou d’en modifier toutes les copies. Une assurance d’efficacité, alors que les génomes végétaux contiennent souvent de nombreux exemplaires d’un même gène. En 2014, des chercheurs travaillant sur le blé ont ainsi réussi à cibler et muter trois loci (emplacement physique précis et invariable sur un chromosome) impliqués dans la résistance au champignon responsable du blanc des céréales. Résultat : l’obtention d’une variété résistante à la maladie (3). Une approche similaire a permis d’éliminer chez le riz le récepteur utilisé par le ravageur Xanthomonas orizae, diminuant sa virulence (4).

Augmenter le potentiel alimentaire

En ciblant spécifiquement certaines enzymes, il est aussi possible de rendre les plantes résistantes à un ou plusieurs herbicides. Mais pas seulement… Des travaux portant sur la tomate (5) ont ainsi montré qu’en influant sur le métabolisme de la floraison, les rendements peuvent être fortement accrus. Le potentiel alimentaire des végétaux est aussi améliorable, soit en augmentant la production de certains nutriments (acides aminés par exemple), soit en évitant leur dégradation, ou encore en éliminant certains « anti-nutriments », tel que l’acide phytique, qui séquestre le fer et empêche son absorption. Dans le même ordre d’idée, il devient aussi envisageable de réduire ou supprimer spécifiquement certains composés comme le gluten. Et, pourquoi pas, en modifiant le bétail, de produire un jour du lait sans bêta-lactoglobuline, donc moins allergisant. Cerise sur le gâteau, quand le système Crispr/Cas9 est utilisé pour éliminer un gène, il produit des modifications impossibles à distinguer de celles engendrées par les méthodes conventionnelles. Les organismes ainsi transformés pourraient donc éviter l’opprobre en n’étant pas classés dans la catégorie OGM. Une chose est sûre : au vu de l’inventivité des chercheurs, le législateur va avoir du travail pour adapter la réglementation à la profusion des applications.