Malgré son efficacité déconcertante, le ciseau moléculaire CRISPR pouvait créer des mutations aux effets inconnus. Des scientifiques de l’université de Columbia ont mis au point un outil amélioré qui contournerait ce problème. Voici à quoi il ressemble.

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En 2012, Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna ont révolutionné la génétiquegénétique avec la description de l’outil CRISPR. Ce ciseau moléculaire permet de modifier une séquence génétique avec une facilité déconcertante. Des scientifiques de l'université de ColumbiaColumbia présentent Integrate, un outil amélioré qui reprend le principe de base de CRISPRCRISPR. Les images d'Integrate en cryo-microscopiecryo-microscopie électronique ont fait l'objet d'une étude publiée dans Nature le 18 décembre 2019.

La différence entre Integrate et CRISPR est subtile. Le principe de base est le même : un complexe protéique scanne le génomegénome à la recherche d'une séquence complémentaire d'un ARNARN guide choisi. Une fois la séquence repérée, le complexe s'y attache pour faire la modification génétique à l'aide d'une enzymeenzyme (Cas9 pour le cas le plus connu).

Là où le système CRISPR comptait sur les enzymes cellulaires, qui peuvent faire des erreurs et créer des mutations, pour réparer les morceaux d'ADNADN coupés, Integrate peut s'en passer grâce à une transposase. Cette enzyme, présente chez les bactériesbactéries, permet d'insérer des portions d'ADN dans le génome sans induire de mutations.

La structure du complexe Integrate montrant Cascade (bleu foncé), TniQ (bleu clair), et ARN guide (rouge pâle). © <em>Sternberg and Fernández Labs</em>, Université de Columbia
La structure du complexe Integrate montrant Cascade (bleu foncé), TniQ (bleu clair), et ARN guide (rouge pâle). © Sternberg and Fernández Labs, Université de Columbia

Une image obtenue grâce à la cryo-microscopie électronique

Pour obtenir l'image du complexe moléculaire, les scientifiques ont utilisé de la cryo-microscopie électronique. Derrière ce nom complexe se cache un principe simple : bombarder d'électronsélectrons (comme dans la microscopie électronique classique) des échantillons gelés dans de l'azote liquideliquide. Ainsi la structure tridimensionnelle de la moléculemolécule est préservée et peut être observée.

Sur l'image informatique obtenue, la partie bleu foncé correspond au complexe ARN-protéine Cascade qui scanne le génome. La partie bleu clair correspond à TniQ, la transposase, qui insérera une « charge utile » génétique. Grâce à ce système, les scientifiques espèrent travailler sur des cellules n'ayant pas de mécanisme de réparation de l'ADN performant, comme les neuronesneurones.

Image d'Integrate en cryo-microscopie électronique. Les flèches désignent le complexe Cascade qui scanne l'ADN. © <em>Sternberg and Fernández Labs</em>, Université de Columbia
Image d'Integrate en cryo-microscopie électronique. Les flèches désignent le complexe Cascade qui scanne l'ADN. © Sternberg and Fernández Labs, Université de Columbia