Une équipe suisse a développé un procédé permettant aux célèbres ciseaux moléculaires d'agir sur 25 sites du génome en même temps. Cette méthode révolutionnaire a été testée sur des cellules humaines en culture.

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Les ciseaux génétiquesgénétiques CRISPR-Cas offrent un moyen rapide et relativement simple de modifier le génomegénome des cellules : ils suppriment, remplacent ou modifient des gènesgènes cibles, au bon vouloir des scientifiques. La technique, utilisée aussi bien sur des cellules animales que végétales, ouvre aussi la possibilité de modifier le génome humain. La polémique autour des bébés génétiquement modifiés en Chine (Lulu et Nana) en est un exemple récent.

Jusqu'à présent, la plupart du temps, les scientifiques ne modifiaient qu'un gène à la fois avec CRISPR-Cas, parfois plusieurs. Mais des chercheurs de l'école polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) ont développé un nouveau procédé qui peut modifier 25 gènes à la fois dans une seule cellule, soit bien plus que ce qui a été fait jusqu'à présent.

Le saviez-vous ?

L’outil CRISPR-Cas9 a été mis au point par les chercheuses Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier. Il s’appuie sur un système bactérien de défense contre les virus bactériophages qui permet aux bactéries de reconnaître et d’éliminer de l'ADN étranger. L'acronyme CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) désigne des répétitions qui correspondent à des séquences virales.

Le système CRISPR-Cas utilise une nucléasenucléase appelée Cas (pour CRISPR associated en anglais) et un ARNARN dont la séquence sert de guide pour diriger l'enzymeenzyme sur son site d'action. L'ARN pourrait être comparé à une adresse où envoyer la nucléase. Souvent l'enzyme Cas utilisée par les biologistes est Cas9 mais, ici, les chercheurs ont utilisé une protéineprotéine proche, Cas12a, provenant de la bactérie Acidaminococcus.

Un plasmide avec des dizaines de séquences guides

Les biologistes de l'EPFZ ont utilisé un plasmideplasmide, c'est-à-dire un ADNADN circulaire, contenant différentes séquences pour l'ARN guide. Or, Cas12a présente comme particularité de pouvoir être guidée par des moléculesmolécules d'ARN plus courtes que l'enzyme Cas9. Il est donc particulièrement intéressant d'avoir des séquences d'« adresses » courtes pour en placer un nombre plus important dans les plasmides ! Ainsi, le plasmide va fournir à l'enzyme Cas des dizaines d'adresses différentes sur le génome.

Sur cette illustration, chaque point représente un gène, et les lignes leurs interactions. La nouvelle méthode pourrait influencer des réseaux de gènes en une seule fois. © Carlo Cosimo Campa, ETH Zurich
Sur cette illustration, chaque point représente un gène, et les lignes leurs interactions. La nouvelle méthode pourrait influencer des réseaux de gènes en une seule fois. © Carlo Cosimo Campa, ETH Zurich

Les chercheurs ont introduit le plasmide dans des cellules humaines pour montrer qu'il fonctionnait. Vingt-cinq séquences guides se trouvaient sur le même plasmide. Face aux résultats obtenus, Randall Platt, professeur de biologie à l'EPFZ, a déclaré dans un communiqué de l’EPFZ, que « grâce à ce nouvel outil, nous et d'autres scientifiques pouvons réaliser ce que nous ne pouvions que rêver par le passé. » La méthode permettrait de modifier des dizaines, voire des centaines de gènes en même temps !

En agissant sur des dizaines de gènes, en les activant ou en réduisant leur expression, il pourrait être possible de transformer des cellules souchescellules souches en un type particulier de cellules différenciées : des neuronesneurones, des cellules productrices d'insulineinsuline, etc., selon les besoins des scientifiques. Inversement, on peut imaginer transformer des cellules différenciées de la peau en cellules souches, en actionnant les « bons gènes ».

Cette étude paraît dans la revue Nature Methods.