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Le blog de Merlin...

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Boite de Pandore, le choc CRISPR-Cas9 : Aucune espèce ne lui résiste… !

Publié par MERLIN sur 6 Janvier 2016, 21:08pm

Catégories : #Découvertes Scientifiques...

Boite de Pandore, le choc CRISPR-Cas9 : Aucune espèce ne lui résiste… !

Jamais une nouvelle technologie ne s’impose d’emblée en science : elle doit être comprise, ses limites testées… C’est pourtant ce qui arrive avec CRISPR-Cas9. Nous avons vu apparaître ce petit outil moléculaire dans les revues scientifiques en juin 2012, six mois plus tard, son efficacité était prouvée pour modifier l’ADN humain.

Depuis, c’est l’explosion ! Aucune espèce ne lui résiste. Ces derniers mois, nous avons eu la stupéfaction de constater qu’il pouvait aussi réveiller des gènes de mammouth et modifier des populations entières de moustiques. Entre boîte de Pandore et révolution, CRISPR-Cas9 va faire parler de lui dans et en dehors des laboratoires.

La transgénèse 2.0 avec CRISPR : modification génétique multiple et édition du génome sans laisser de traces !

Outre la possibilité de modifier le génome de n’importe quelle espèce, plus facilement et à moindre coût qu’avec les techniques précédentes, le système CRISPR/Cas9 a permis le développement d’approches inédites en ingénierie génétique dont les retombées sont loin de se limiter à la sphère académique.

La mise au point, grâce à ce système, d’un outil qui pourrait permettre de répandre une modification génétique au sein d’une population sauvage au cours de générations successives, en est un exemple récent. D’autres avancées marquantes sont présentées ici : la modification simultanée du génome en plusieurs endroits et la modification précise de la séquence d’un gène, parfois sans laisser de traces.

L’outil CRISPR/Cas9…

L’outil CRISPR/Cas9, dont le développement a connu une croissance exponentielle dans les trois dernières années, permet de couper, grâce à une nucléase Cas9, une séquence d’ADN spécifique, reconnue par complémentarité avec un ARN particulier servant de guide. Les mécanismes cellulaires de réparation de l’ADN à cet endroit permettent ensuite d’aboutir soit à l’inactivation du gène ciblé, soit, en association avec l’apport de matériel génétique spécifique, à l’insertion d’une séquence génétique ou à la modification de la séquence existante.

CRISPR et l’ingénierie génétique porcine : des enjeux bio-médicaux et agro-alimentaires…

Récemment, des chercheurs de l’équipe de George Church (Université d’Harvard, Wyss Institute) ont utilisé CRISPR/Cas9 pour inactiver les 62 copies d’un gène nécessaire à la transmission de rétrovirus dans des cellules porcines en culture. Cette modification permet de réduire drastiquement la transmission du virus à des cellules humaines in vitro.

La présence chez le porc de ces rétrovirus endogènes potentiellement transmissibles à l’homme est l’un des obstacles au développement de techniques visant à utiliser des organes de porcs pour des greffes chez l’homme. La preuve de concept in vitro de la modification de toutes les copies d’un gène constitue donc une avancée remarquable, même si l’efficacité de cette technique au niveau de l’organisme reste à démontrer.

Boite de Pandore, le choc CRISPR-Cas9 : Aucune espèce ne lui résiste… !

Une étude récente de chercheurs en sciences vétérinaires de l’Université du Missouri a utilisé CRISPR/Cas9 avec succès pour surmonter les difficultés liées à la transgenèse chez le porc. Ils ont ainsi pu produire très rapidement des animaux dont l’un des gènes nécessaires pour l’infection par un virus (le porcine reproductive and respiratory syndrome virus -PRRSv) était inactivé.

Ces porcs sont alors résistants à cette infection qui représente un problème majeur de santé vétérinaire. Les coûts qui y sont associés aux Etats-Unis sont estimés à plus de 600 millions de dollars par an (étude de 2011).

Si les applications médicales et la commercialisation à visée agro-alimentaire semblent encore éloignées, le développement accéléré de méthodes d’ingénierie génétique grâce à CRISPR/Cas9 représente une évolution technologique majeure, surtout pour les nombreuses espèces pour lesquelles on ne disposait pas jusqu’alors d’outils efficaces, comme dans le cas du porc.

CRISPR et l’inactivation de copies multiples de gènes chez des plantes cultivées…

Dans le domaine agronomique, le système CRISPR/Cas9 est utilisé depuis 2013 aux Etats-Unis comme dans d’autres pays, pour modifier génétiquement Arabidopsis thaliana, un modèle majeur en biologie végétale, des espèces de riz, de tabac, de blé, de sorgho, de maïs, de tomate, d’orange,… Cette liste se rallonge constamment...

La modification simultanée de plusieurs copies de gènes avec CRISPR/Cas9 est particulièrement intéressante dans ce domaine car de nombreuses espèces cultivées ont connu des évènements de duplication du génome et possèdent plusieurs copies de chaque gène. Ces évènements, très rares chez les espèces animales, sont relativement fréquents chez les plantes : certains blés cultivés possèdent 2 ou 3 lots de chromosomes homologues (génome tetra- ou hexaploïde), contre un lot de chromosomes homologues deux à deux chez l’homme et dans la majorité des espèces animales étudiées (génome diploïde).

En 2014, une équipe chinoise a réussi à l’aide de l’outil CRISPR à inactiver simultanément les différentes copies d’un gène de susceptibilité au mildiou présent trois fois dans le génome d’une espèce de blé, soit six modifications au total.

Cette stratégie d’inactivation des gènes de susceptibilité à certaines pathologies permettrait de limiter l’utilisation de fongicides et de pesticides. Si une telle approche n’est pas nouvelle, la facilité relative et la rapidité avec laquelle l’outil CRISPR/Cas9 permet sa mise en place encourage fortement son développement.

Edition du génome et obtention de plantes éditées identiques à des plantes naturelles…

Deux équipes indépendantes, l’une chinoise et l’autre britannique travaillant sur des espèces de riz et d’orge ont récemment réussi à obtenir des plantes dont l’un des gènes était bien modifié grâce à CRISPR/Cas9 et où cet outil, introduit dans ces études via un transgène ne s’intégrant pas au génome, pouvait être perdu dans les générations suivantes.

Cet évènement rare produit alors des plantes éditées, transmettant la modification génétique à leur descendance et qui ne présentent aucune trace génétique de cette intervention. Ces plantes ne diffèrent pas de plantes présentant une variation naturelle dans l’un de leur gène et soulèvent donc des questions majeures en termes de l’applicabilité de certaines régulations.

Boite de Pandore, le choc CRISPR-Cas9 : Aucune espèce ne lui résiste… !

Quelles régulations pour les produits de l’ingénierie génétique de « seconde génération » ?

La stratégie visant à modifier un ou des gènes déjà présents contraste fortement avec les technologies d’ingénierie agronomique « historiques », qui visent à insérer un gène d’une autre espèce au sein du génome et cette évolution pose la question d’une éventuelle mise à jour des régulations dans ce domaine.

Le Ministère de l’Agriculture américain a déjà indiqué que ce type de modification génétique chez des plantes cultivées, où il n’y a pas d’ajout d’un gène d’un autre organisme, et dont le produit final est similaire à des variétés obtenues par des méthodes classiques de croisements, mutagenèse et sélection, ne ferait a priori pas l’objet de régulations. L’Union Européenne doit quant à elle déterminer dans les prochains mois si ce type de produit est concerné par les lois actuelles sur les organismes génétiquement modifiés.

Aux Etats-Unis, l’utilisation d’approches d’ingénierie génétique dans le domaine agro-alimentaire est en pleine explosion. L’approbation récente d’un saumon transgénique produisant une hormone de croissance, sans obligation d’étiquetage OGM (contrairement aux normes européennes actuelles) par la Food and Drug Administration (FDA, l’autorité régulatrice américaine) a envoyé un signal fort aux industriels de ce domaine.

Les exemples récents développés ici, centrés sur le cochon et certaines espèces végétales de consommation, sont représentatifs de l’accélération de l’innovation technologique permise grâce à CRISPR/Cas9. Cet outil permet ainsi de repousser certaines limites techniques en ingénierie génétique dans des champs extrêmement variés, mais l’encadrement réglementaire de son utilisation reste une question majeure.

Source : france-science.org

Fin mars dernier, une équipe de l'Institut de technologie du Massachussets, aux États-Unis, a concrétisé le potentiel médical de CRISPR-Cas9. Ces biologistes l'ont utilisé sur la souris pour corriger une maladie génétique incurable du foie, liée à une mauvaise dégradation de la tyrosine, un acide aminé, la tyrosinémie*.

À des souris malades adultes, l'équipe a injecté trois ARN guides ciblant trois séquences d'ADN liées à la mutation, le gène de la Cas9 et le gène sain.

Résultat : environ 0,5 % des cellules du foie, les hépatocytes, ont correctement incorporé le gène sain à la place du gène déficient. Trente jours plus tard, ces cellules redevenues saines ont commencé à proliférer et à remplacer les cellules malades, pour finalement représenter environ un tiers de tous les hépatocytes. Une proportion suffisante pour que les souris survivent malgré l'arrêt du médicament de référence qui réduit la production de tyrosine.

Myopathie de Duchenne…

En août dernier, c'est une autre maladie génétique incurable qui a subi la loi de CRISPR-Cas9 : la myopathie de Duchenne. Cette dégénérescence des muscles est due à des mutations sur le gène codant la dystrophine, protéine indispensable au bon fonctionnement des fibres musculaires. Menée à l'université du Texas, aux États-Unis, une étude a porté sur de jeunes embryons de souris juste après fusion de l'ovule et du spermatozoïde, chez lesquels le gène de la dystrophine avait été muté pour mimer la maladie.

L'équipe leur a injecté un ARN guide ciblant le gène muté, la Cas9, et un gène destiné à corriger la mutation. Puis les embryons ont été implantés dans des mères porteuses. Ils ont donné naissance à des souris que les chercheurs ont élevées pendant neuf mois.

Chez celles dont le taux de cellules correctement corrigées par CRISPR-Cas9 atteignait au moins 40 %, les muscles étaient normaux. « Ces études sur des souris constituent les premières preuves in vivo que CRISPR-Cas9 est capable de corriger des maladies génétiques », commente Tuan Huy Nguyen.

Boite de Pandore, le choc CRISPR-Cas9 : Aucune espèce ne lui résiste… !

Pourrait-on alors utiliser CRISPR-Cas9 sur l'homme ?

Il faudra d'abord franchir plusieurs étapes. « Le point critique sera de confirmer que ce système n'induit pas de lésions dans d'autres régions du génome, prévient Alain Fischer. Et afin d'obtenir un effet thérapeutique, il faudra aussi optimiser la fréquence à laquelle les cellules ciblées sont corrigées. » Voilà pourquoi les recherches vont bon train pour développer des moyens capables de mieux faire pénétrer CRISPR-Cas9 dans les cellules : nanoparticules, Cas9 plus petites, etc.

D'autres applications pourraient toutefois voir le jour : lutte contre les bactéries résistantes aux antibiotiques, applications en agriculture, en virologie, en pharmacie... « Cette technologie concerne tous les domaines de recherche en biologie ! » résume Alain Fisher.

Depuis 2013, plus de 1.500 études recourant à CRISPR/Cas9.

Si un virus injecte dans la cellule du matériel génétique présentant une portion complémentaire à notre CRISPR, celui-ci vient s'y accoler... et l'enzyme y opère une découpe franche. L'ADN viral est brisé, la menace neutralisée.

Sources : Francetvinfo / Larecherche

Boite de Pandore...

Boite de Pandore...

Comme toujours c'est à vous de juger...

 

 

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crami25 02/02/2016 02:49

C'est une nouvelle approche pour une culture OGM. A la base, c'est une bonne découverte, sauf que, encore une fois, et comme toujours, on verra le côté financier avant tout. Quitte à rendre malade le peuple pour le profit des plus riches. Malheureusement, l'histoire se répétera à coup sur. C'est tellement tentant, qu'ils vont craquer.