La longue liste des utilisations du CRISPR

La technique d'édition génétique CRISPR/Cas9 a été saluée comme l'une des avancées les plus significatives de la médecine, voire de la science, depuis une génération.

Publié le 13 mars 2017

La modification génétique est possible depuis plus de 40 ans – les premières bactéries et souris génétiquement modifiées ont été créées en 1973 et 1974 –, mais le processus reste coûteux, long et relativement limité dans sa portée.

Comparé à ces méthodes traditionnelles, CRISPR n'est pas tant comme apporter un pistolet à un combat au couteau, mais plutôt comme apporter un hélicoptère Apache à une bagarre dans un pub. L'engouement autour de CRISPR est tel qu'une série télévisée, produite par Jennifer Lopez, serait même en cours de développement ; si cela ne signifie pas que CRISPR est désormais une technologie établie, alors rien d'autre ne le signifie.

CRISPR est si puissant qu'il a littéralement permis aux scientifiques de créer une vie extraterrestre.

CRISPR, ou Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées) pour lui donner son nom complet, ne représente en fait que la moitié du processus, Cas9 constituant l'autre moitié. Lorsqu'ils sont combinés, CRISPR/Cas9 constituent un moyen très simple et très peu coûteux d'identifier et de modifier des gènes. La protéine Cas9 détecte les gènes exacts tandis que CRISPR effectue la modification.

Pour une explication un peu plus détaillée, regardez cette vidéo :

Ou téléchargez notre livre blanc pour en savoir plus sur l'histoire et le développement de CRISPR :

CRISPR n'est pas non plus l'équivalent scientifique du sans gluten et restera véritablement à la pointe de la recherche, longtemps après que nous aurons tous recommencé à nous gaver de délicieux pain. Bien que le brevet de cette technique ait récemment fait l'objet de litiges juridiques, il ne semble pas que l'amélioration continue de cette technique ait été entravée, une équipe de l'Université Western en Ontario affirmant avoir déjà doublé la capacité de « hachage ».

Et contrairement à d'autres méthodes scientifiques, CRISPR est facile à utiliser. Enfin, facile si vous avez déjà un doctorat ou au moins un sens aigu du détail, car vous ne pouvez probablement pas le faire en préparant accidentellement un œuf au plat. Il existe toutefois, pour les conducteurs plus prudents, un frein de secours intégré au système – c'est vraiment très ingénieux.

Le potentiel est tel que même les possibilités de nouvelles utilisations constituent presque une tâche de recherche à part entière, une tâche que nous embrassons. Dans cet article, nous examinerons certaines des utilisations déclarées les meilleures et les plus étranges de CRISPR à ce jour, et nous le mettrons à jour au fur et à mesure.

1. Guérir le paludisme – chez les moustiques

   

   Le paludisme a tué plus de personnes que toutes les guerres de l'histoire réunies. Les efforts visant à enrayer sa propagation se sont concentrés sur les traitements post-infection ou les mesures de prévention telles que les moustiquaires.

   Si la propagation du paludisme est un feu de joie, y jeter des tasses d'eau ne suffit pas à l'éteindre. Au lieu de se concentrer sur la fabrication de tasses plus grandes, les scientifiques de l'université de Californie ont décidé d'éteindre les allumettes.

   En utilisant CRISPR pour introduire des gènes modifiés dans les insectes qui propagent la maladie, les populations de moustiques peuvent devenir résistantes aux parasites responsables du paludisme. Vous aurez toujours besoin d'une moustiquaire pour éviter les piqûres, mais il est beaucoup plus facile de gérer une nuisance que d'affronter une maladie.

   Cette approche devrait non seulement permettre de sauver des vies humaines, en particulier dans les pays en développement, mais aussi de préserver les espèces d'oiseaux menacées à Hawaï.

2. CRISPR + tige

   Si les tendances aspirent toujours (et échouent généralement) à devenir des traditions, suivre le mouvement est aussi traditionnel que la tarte aux pommes et se faire tabasser à l'école. Même si nous sommes tous coupables de cela, personne n'aime vraiment ceux qui suivent le mouvement, et la seule chose pire, c'est quelqu'un qui essaie de fusionner les tendances. Personne ne veut de cette bière artisanale sans gluten imprimée en 3D.

   Cependant, vous obtenez une dispense lorsque votre fusion de deux tendances est à la fois ingénieuse et vitale. Si l'édition génétique est en vogue actuellement, son prédécesseur, qui est sur le point de connaître un essor considérable mais qui n'est toujours pas encore tout à fait au point, est sans aucun doute la technologie des cellules souches.

   Si l'édition CRISPR est le copier-coller de la boîte à outils du génie génétique, alors les cellules souches sont les mots et la ponctuation, tout aussi capables de devenir Tolstoï que des recettes de gâteaux.

   L'équipe de l'Institut Allen à Seattle a utilisé CRISPR pour coder par couleur les cellules souches, ce qui permet de mieux les observer et donc de mieux les comprendre.

3. Ressusciter le mammouth laineux

   

   Il n'y a rien que les scientifiques, ainsi que la presse qui les couvre, aiment plus que la science-fiction qui se débarrasse de son étiquette de fiction. Même si nous sommes peut-être encore loin des moteurs à vitesse lumière et des voyages dans le temps, CRISPR pourrait bien être sur le point de faire de la science de Jurassic Park une réalité, en quelque sorte.

   Comme l'ADN a généralement tendance à ne pas survivre pendant des millions d'années depuis que le dernier dinosaure a succombé à la pression sociale et s'est transformé en pigeon, seuls les animaux disparus dans un passé beaucoup plus récent pourront être ramenés à la vie, ou « dé-disparus ».

   Le plus emblématique d'entre eux est bien sûr le mammouth laineux. Disparu depuis seulement 4 000 ans, soit depuis la dernière fois où Les Simpson étaient vraiment drôles, il reste encore beaucoup de beaux morceaux d'ADN avec lesquels s'amuser.

   Les scientifiques de Harvard utilisent certains de ces fragments pour tenter de déterminer quels gènes distinguent spécifiquement le mammouth de son cousin éteint et, une fois cette information obtenue, réinsérer ces gènes dans un embryon d'éléphant. L'équipe affirme que l'hybride éléphant-mammouth pourrait voir le jour d'ici deux ans seulement.

4. Poulets dinosaures

   L'idée que les dinosaures aient donné naissance aux oiseaux modernes est aujourd'hui largement acceptée comme l'un des arbres généalogiques les plus embarrassants, rivalisant seulement avec la descendance du chihuahua issu du loup.

   Afin de mieux comprendre les nuances délicates et les absurdités flagrantes de l'évolution, des scientifiques de l'université de Chicago utilisent CRISPR pour procéder à une ingénierie inverse de certaines espèces intermédiaires entre les dinosaures et les oiseaux. Les premiers résultats des expériences ont déjà mis en évidence le développement du bec.

5. Guérir les maladies – toutes les maladies

   

   La recherche médicale était tellement plus facile autrefois ; quand quelqu'un refermait votre jambe sectionnée avec un tisonnier chauffé au rouge, suggérer d'utiliser des bandages propres et bien serrés vous faisait passer pour un génie.

   Tout cela a changé au XXe siècle, lorsque les progrès rapides de la médecine ont fait qu'il ne suffisait plus de se laver les mains pour être considéré comme un pionnier. Les vaccins contre la variole et la polio, ainsi que la pénicilline, les greffes d'organes et les scanners IRM ont permis d'éradiquer de nombreuses maladies, ne laissant que les plus difficiles à traiter.

   Avec autant d'attention portée à la recherche et au développement médicaux, si une maladie avait la moindre chance d'être guérie, elle l'aurait déjà été. Ce dont la médecine a besoin, c'est d'un nouvel outil permettant d'aborder sous un angle nouveau les maladies qui résistent aux traitements médicaux actuels...

   Des équipes du monde entier ont déjà réalisé des progrès significatifs en utilisant CRISPR pour lutter contre le cancer, le VIH, la maladie d'Alzheimer, la drépanocytose, la maladie de Lyme et les maladies cardiaques.

6. Conserver les champignons frais

   Il se peut que les scientifiques souhaitent réduire le gaspillage alimentaire dans les pays développés et nourrir les populations des pays en développement, ou qu'ils en aient simplement assez de trouver leurs champignons périmés lorsqu'ils ont envie d'une omelette. Si c'est la première hypothèse qui est la bonne, l'intention initiale est purement théorique.

   Grâce à CRISPR, il devrait être possible non seulement de prolonger la durée de conservation de certains des aliments les plus périssables, mais aussi d'augmenter le rendement des récoltes, la résistance aux maladies courantes et même la teneur nutritionnelle.

7. Venger les trois souris aveugles

   Il s'agit en réalité de rats, mais le conte pour enfants « Les trois rats aveugles » n'a jamais vraiment connu de succès, car il risquait d'alimenter les cauchemars des enfants. Une équipe du Salk Institute, en Californie, a réussi à redonner la vue à ces rats en remplaçant les gènes défectueux, éliminant ainsi la maladie génétique appelée rétinite pigmentaire.

   Comme pour les autres avancées réalisées grâce à CRISPR, la rapidité du développement est due à la simplicité du processus ; estimer que les essais cliniques pourraient débuter d'ici cinq ans seulement est considéré comme une prévision prudente.

   La femme du fermier ferait bien de se méfier.

8. Créer des super cochons

   La grippe porcine, ou plutôt le virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (PRRSV), est le pire cauchemar des éleveurs de porcs du monde entier, à l'exception peut-être de la Ferme des animaux.

   Capable de toucher n'importe quel animal à sabots, une fois que cette maladie contagieuse s'est déclarée dans un enclos, il n'y a pratiquement rien à faire pour enrayer sa propagation. Elle provoque des fausses couches et la mort des animaux, et coûte à elle seule 600 millions de dollars (493 millions de livres sterling) par an à l'économie américaine.

   Les vaccins se sont jusqu'à présent révélés inefficaces et continuer à gaver les porcs d'antibiotiques non seulement ne contribue pas à maintenir le bétail en bonne santé, mais contribue également à l'impuissance de plus en plus paniquante des antibiotiques.

   Une fois encore, CRISPR vient à la rescousse : en élevant trois porcelets dont les gènes ont été modifiés à l'aide de CRISPR, les scientifiques de l'université du Missouri ont réussi à prévenir non seulement l'infection, mais aussi la contamination. Des tests ultérieurs ont montré que le système immunitaire des porcelets modifiés n'avait même pas essayé de produire des anticorps.

9. …Et transplanter leurs organes chez des humains

   Et pour rester dans le domaine porcin, la xénotransplantation, processus consistant à transplanter des organes d'une espèce, généralement le porc, à une autre, idéalement l'être humain, était autrefois considérée comme la solution au problème chronique de pénurie de donneurs d'organes compatibles.

   Les efforts ont continuellement échoué, non seulement parce que l'idée est manifestement bizarre, mais aussi parce que le système immunitaire de l'hôte est incapable de gérer le bagage du donneur, même avec des médicaments immunosuppresseurs incroyablement puissants. Ce n'est pas tant un carré dans un trou rond qu'un carré dans une lasagne, ils ne s'accordent tout simplement pas.

   Grâce à CRISPR , les scientifiques de Boston chez eGenesis peuvent rapidement modifier les gènes des porcs afin d'éviter le rejet et de réduire les risques d'infection. Ce qui était autrefois considéré comme une bonne idée mais peu susceptible de se concrétiser pourrait désormais faire l'objet d'essais cliniques sur l'homme d'ici 2020.

10. Découvrez des extraterrestres, en quelque sorte

    La plupart des éléments de cette liste sont nouveaux, en quelque sorte, car il s'agit de nouvelles solutions à des problèmes existants. Mais cette nouveauté, créée au Scripps Research Institute en Californie, est entièrement nouvelle, à tel point qu'elle n'a même pas encore de nom.

    Tout ce qui existe possède un ADN composé de quatre bases, représentées par les lettres G, T, C et A, et ce depuis toujours. Cette chose en possède six, les quatre originales plus un X et un Y. L'équipe a utilisé d'autres astuces chimiques pour ajouter les deux bases supplémentaires à une certaine souche du virus E. coli, et CRISPR a été utilisé pour s'assurer que la chose acceptait les nouvelles bases.

    CRISPR est si puissant qu'il a littéralement permis aux scientifiques de créer une forme de vie extraterrestre.

    Les utilisations possibles, ainsi que les implications morales, sont totalement inconnues – une perspective à la fois terrifiante, incroyablement intéressante et extrêmement encourageante.

11. Provoquer des débats moraux intenses et donner naissance à des bébés sur mesure

    

    L'idée des bébés sur mesure fait débat depuis des années, illustrant parfaitement l'adage « ce n'est pas parce que vous pouvez le faire que vous devez le faire », ce qui était tout à fait acceptable, car à l'époque, cela n'était pas possible. Le débat restait donc hypothétique, à l'instar d'un canular téléphonique consistant à appeler Gandhi pour lui promettre un million de dollars.

    Mais ensuite, CRISPR est arrivé et a non seulement ressuscité Gandhi, mais a également rendu public son numéro de téléphone et ses horaires à la maison.

    L'utilisation de CRISPR pour créer ce qu'on appelle des « bébés sur mesure » pourrait non seulement éliminer les maladies héréditaires et d'autres affections, mais aussi créer des super-humains.

    Le dilemme moral est un sujet à part entière, qui n'aura très certainement pas été traité de manière satisfaisante avant que nous voyions les premiers bébés sur mesure battre tous leurs concurrents lors des journées sportives.

12. Alimenter le monde

    Malgré le nombre inquiétant de personnes influentes dans le monde qui nient catégoriquement le changement climatique malgré des preuves accablantes, aucune d'entre elles ne semble aborder la question de l'épuisement des combustibles fossiles, qu'ils transforment ou non la planète en un asthmatique en sueur.

    Alors que la plupart des utilisations de CRISPR se sont concentrées à petite échelle, une équipe de chercheurs californiens travaille actuellement sur un moyen de modifier une souche de levure qui pourrait permettre de produire des biocarburants bon marché et à grande échelle.

    Cela permettrait non seulement de réduire la dépendance aux combustibles fossiles, mais aussi de diminuer le coût des matières premières nécessaires à la production des biocarburants actuels.

13. Créer des armes biologiques encore plus effrayantes

    Les armes biologiques actuelles suffiraient sans doute à détruire un ou deux buffets, mais comme pour toute nouvelle invention, il y a toujours quelqu'un pour se demander comment les utiliser au mieux pour tuer plus de gens, plus efficacement qu'auparavant.

    Une curieuse particularité du développement humain semble ignorer la surenchère, en particulier en matière d'armement. À titre d'exemple, au plus fort de la guerre froide, la Russie et les États-Unis disposaient à eux deux d'environ 60 000 ogives nucléaires, soit suffisamment pour bombarder Jupiter.

    Malheureusement, CRISPR ne devrait pas faire exception. Les mêmes techniques utilisées pour identifier les possibilités de sauver des vies peuvent également être utilisées pour supprimer les capacités de guérison d'un virus, transformant potentiellement quelque chose d'aussi banal que le rhume en une épidémie mortelle et incurable.

14. CRISPR sur l'épi

    Le maïs est l'un des aliments de base les plus populaires au monde. On le trouve dans toutes les cuisines et tous les garde-mangers, partout dans le monde. Seuls les petits bonbons rouges bizarres qui apparaissent spontanément dans les placards le surpassent en popularité.

    Malgré, ou peut-être à cause de l'omniprésence du maïs, sa culture, sa production et sa distribution sont fortement influencées par les conditions météorologiques ; toute sécheresse, inondation ou catastrophe naturelle peut entraîner une famine.

    En utilisant CRISPR pour modifier les gènes de la culture, on espère pouvoir modifier radicalement la résistance du maïs à la sécheresse ou, peut-être plus important encore, à l'augmentation des températures. L'équipe de DuPont espère disposer d'une version commercialement viable du maïs d'ici les cinq prochaines années. Selon les premières informations, les cinémas pourraient alors augmenter encore davantage leurs tarifs.

15. Accélérer la photosynthèse

    Pratiquement toutes les plantes utilisent la photosynthèse et jaunissent et se fanent rapidement sans lumière solaire, mais une plante exposée en permanence au soleil ne se contente pas de transformer les rayons bienfaisants en nourriture. Au contraire, elle peut attraper un coup de soleil plus rapidement que les garçons en vacances.

    Pour contrer cela, la plupart des plantes ont développé un bouclier qui bloque la photosynthèse et convertit la lumière excessive en chaleur afin d'éviter tout dommage. Le problème avec ce processus, du moins pour la récolte, sinon pour la plante, réside dans la vitesse à laquelle la photosynthèse est réactivée une fois que le danger est écarté.

    Des scientifiques de l'Université nationale australienne à Canberra ont utilisé CRISPR pour modifier ce bouclier chez une espèce de plante de tabac, et la première expérience a permis d'obtenir un rendement supérieur de 20 %.

    Cette avancée pourrait relancer la révolution verte initiée par les améliorations apportées au maïs par Norman Borlaug et conduire à des rendements agricoles encore plus élevés.

16. Soigner les vaches qui toussent

    Vous n'avez peut-être jamais entendu une vache tousser, mais la tuberculose tue chaque année des millions de vaches dans le monde. Le bœuf étant la troisième viande la plus consommée au monde et personne ne souhaitant entendre une vache tenter désespérément de déballer des pastilles contre la toux au cinéma, on espère que CRISPR pourra une fois de plus venir à la rescousse.

    Des chercheurs de l'université Northwest A&F, dans la province chinoise du Shaanxi, ont inséré un nouveau gène dans le génome bovin, ce qui a considérablement accru la capacité des animaux à résister à la maladie.

17. Brasser de l'alcool qui ne donne pas la gueule de bois

    

    Guérir les maladies, nourrir le monde et réécrire les règles fondamentales de la vie, c'est très bien, mais soyons réalistes : quand on se réveille après une nuit bien arrosée, qui ne serait pas prêt à échanger tout cela contre un remède garanti contre la gueule de bois ?

    Eh bien, des chercheurs de l'université de l'Illinois ont pris ce rêve chimérique au sérieux et ont travaillé sur la composition génétique de la souche de levure la plus couramment utilisée dans la fabrication du vin et de la bière.

    Non seulement on pourrait réaliser ce qu'on peut appelerun véritablemiracle, à savoir un alcool qui ne provoque pas de gueule de bois, mais on pourrait également renforcer les bienfaits du vin pour la santé et isoler les gènes individuels responsables des meilleurs arômes.