Imaginez un outil permettant de vaincre les maladies génétiques, d’augmenter la productivité de notre agriculture, et même… de comprendre le mystère de la vie. De la science fiction ? Plus maintenant ! Cet outil, du nom de CRISPR-Cas9, a récemment été mis au point par une équipe de chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley.

Tel un hacker modifiant les codes d’un programme informatique pour le modifier selon ses envies, les généticiens de Berkeley sont parvenus à concevoir une technique permettant de modifier l’ADN des êtres vivants à leur guise. Et si l’édition de l’ADN n’est pas une pratique complètement nouvelle, la précision et le faible coût de CRISPR-Cas9 pourraient bien révolutionner le monde de la biologie dans les années à venir.

Cependant, avec les nouveaux horizons que cette technologie laisse entrevoir, un débat s’ouvre aussi sur ses implications éthiques et sur le type de société que nous sommes en train de construire. Quels effets secondaires sont à craindre ? Quelle légitimité avons-nous, comme être humains, à intervenir sur d’autres formes de vies ? Pour pouvoir participer à ces discussions qui concernent l’ensemble de l’humanité et du monde vivant, il est important de comprendre le sujet dans toute sa profondeur.  Voici quelques éléments de réflexion dans ce reportage tourné au coeur de l’action, avec les hackers d’ADN de Berkeley.

Pour comprendre comment fonctionne l’édition génomique, arrêtons nous d’abord un instant sur la molécule d’ADN. Présente dans le noyau de chacune de nos cellules, c’est elle qui contient l’ensemble de l’information nécessaire à la vie. Si sa structure en double hélice n’a été découverte que très récemment (en 1953, par James Watson et Francis Crick), nos connaissances sur sa nature n’ont depuis cessé de s’étendre et de nous surprendre.

L’ensemble des caractères génétiques constituant l’ADN d’un être vivant est appelé “génotype”. De tous les gènes hérités de nos parents, seuls certains d’entre eux sont exprimés et forment notre “phénotype”. Le phénotype est l’ensemble des caractéristiques physiques et biologiques d’un individu.

Les gènes jouent un rôle déterminant dans le fonctionnement des organismes vivants. Ce sont eux qui sont à l’origine des protéines responsables de la structure physique d’un individu, de la communication entre ses cellules, de ses mouvements… Modifier l’ADN d’un organisme permet donc de modifier son phénotype, c’est à dire une ou plusieurs de ses caractéristiques physiques.

Parmi les très nombreuses applications que l’on pourrait faire de l’édition génomique, un des exemples les plus connus est la production d’Organismes Génétiquement Modifiés (OGM) pour l’agriculture. Depuis les années 90, le procédé le plus courant pour les obtenir est la transgénèse. Cette technique consiste à implanter le gène d’un organisme dans un autre organisme. Mais cette méthode est relativement peu précise, ce qui la rend critiquable sur un plan environnemental et sanitaire.

Cependant, un groupe de chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley a récemment permis un bon technologique spectaculaire en mettant au point une méthode d’édition génomique rapide, peu coûteuse et à la précision étonnante : CRISPR-Cas9.

La méthode CRISPR-Cas9 a pu voir le jour grâce à une découverte faite en 1987 par une équipe de chercheurs Japonais. Yoshizumi Ishino, qui est alors doctorant à l’Université d’Osaka, se rend compte lors de l’étude d’une bactérie, que son génome contient des séries de bases (A, C, G, T) se lisant de la même manière dans les deux sens. On parle de palindromes (tout comme les mots “radar” ou “ressasser”). Ces séquences palindromiques d’une trentaine de bases seront baptisées Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (« Courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées »), ou CRISPR.

Il faudra attendre 20 ans, en 2007, pour qu’une équipe internationale de huit chercheurs découvre l’utilité de ces palindromes. Leur utilité ne réside en fait pas dans les palindromes en eux-mêmes, mais dans les séquences se situant entre les palindromes. A la surprise des chercheurs, ces fragments inter-palindromes ne correspondent pas à de l’ADN de bactérie, mais à celui d’un virus…

Jennifer Doudna, de l’Université de Californie à Berkeley, voit dans ce procédé naturel un potentiel technologique révolutionnaire. A partir de 2012, elle et sa collègue Française Emmanuelle Charpentier décident de répliquer le schéma de défense naturel de la bactérie pour développer une méthode d’édition génomique extrêmement puissante : Un fragment de gène (CRISPR) guide une protéine (Cas9) vers sa cible pour le découper, tel des “ciseaux moléculaires”.

Et si cette méthode baptisée CRISPR-Cas9 permet de découper l’ADN, elle permet également de remplacer une séquence de bases par une autre. Pendant que le binôme CRISPR-Cas9 se rend auprès de l’ADN pour le couper, un fragment de gène est injecté. Au moment de se resouder, l’ADN fraîchement coupé intègre la nouvelle séquence à son génome. Cette subtile chirurgie moléculaire permet désormais de remplacer n’importe quelle séquence d’ADN avec une facilité et une précision déconcertantes.

Bactéries, plantes, papillons, chiens… Plus de 2000 organismes ont déjà été génétiquement modifiés avec la technique CRISPR-Cas9. Mais comment tirer profit au maximum de cette nouvelle technologie ? Les possibilités sont nombreuses et variées. En premier lieu, la modification de l’ADN peut apporter de précieuses connaissances théoriques. En découpant un gène, on peut le désactiver et donc comprendre son utilité dans le génome.  Mais les partisans de CRISPR-Cas9 mettent surtout en avant les applications pratiques de cette technique. Découvrez les projets de certains chercheurs en cliquant sur leurs interviews.

La thérapie génique, ou génothérapie, consiste à traiter certaines maladies génétiques en modifiant l’ADN de certaines cellules ou tissus.

Si les perspectives de l’édition génomique peuvent sembler réjouissantes au premier abord, elle sont cependant sujettes à de nombreux débats.

En effet, comment peut-on être sûrs de l’innocuité de la thérapie génique ? Les modifications génétiques de produits alimentaires sont-elles sans risques pour le consommateur ? La modification d’un gène ne pourrait-elle pas avoir des effets inattendus et imprévisibles sur l’organisme ?

Et au-delà de la question des risques liés à ces nouvelles technologies, se pose la question de l’éthique. Avons-nous le droit de modifier le code génétique d’organismes que la nature a mis des milliards d’années à créer ? Avons-nous le devoir de le faire, si cela donne lieu à l’éradication de certaines maladies ou de la famine ? Les scientifiques qui travaillent sur la méthode CRISPR-Cas9 ont leurs avis et leurs doutes.

Les spécialistes de CRISPR-Cas9 ont certes leur mot à dire sur la question, mais l’utilisation de cette nouvelle technologie pourrait affecter le monde vivant dans son ensemble. C’est pourquoi les décisions concernant sa réglementation devront être prises par la société toute entière. C’est en tout cas le point de vue de Patrick Gaudray, biologiste, généticien et directeur de recherche au CNRS. En tant qu’ancien membre du Conseil Consultatif National d’Éthique pour les sciences de la vie et de la santé, il nous rappelle que les modifications génomiques ne sont pas sans risques et qu’il ne faut pas oublier de réfléchir avant d’agir… au risque de nous laisser dépasser par une technologie qui nous échappe.

Alors que hacker l’ADN est désormais accessible, une question se pose : Que ferons nous de cet outil à double tranchant ? Les principaux défis à venir ne sont plus l’affaire de quelques experts mais nous concernent tous. Serons-nous capables de peser les conséquences de nos actes et de prendre les décisions dans l’intérêt de tous ?… Seul l’avenir nous le dira. Toujours est-il, entre craintes et espoirs, la méthode CRISPR-Cas9 n’a pas fini de faire parler et réfléchir.