Qu’est-ce que la modification génétique ?
Différents pays et organisations définissent la modification génétique (MG) de manière légèrement différente. En général, la GM fait référence à la modification de l’information génétique d’un être vivant qui ne se produirait pas autrement par accouplement ou reproduction naturelle. Il s’agit généralement d’utiliser des méthodes biotechnologiques, telles que l’ADN recombinant, le ciblage génétique ou l’édition du génome, pour ajouter, supprimer ou modifier l’ADN d’un organisme. La modification génétique peut également impliquer le déplacement de matériel génétique entre espèces.
Les organismes génétiquement modifiés (OGM), y compris les microbes, les cellules, les plantes et les animaux, sont utilisés depuis longtemps dans la recherche scientifique et médicale comme moyen de comprendre les processus de la biologie ainsi que les mécanismes des maladies. L’utilisation des technologies génétiques pour traiter des maladies ou apporter d’autres modifications chez l’homme, appelée « thérapie génique », est tentée depuis les années 1990. Moins d’une poignée de ces traitements ont jusqu’à présent été approuvés par des organismes de sécurité et de réglementation tels que la Food and Drug Administration américaine.
L’utilisation de la thérapie génique pour traiter directement les causes génétiques des maladies est depuis longtemps une aspiration des médecins, des scientifiques et des patients. Certaines maladies, comme la mucoviscidose ou l’anémie falciforme, sont relativement bien comprises comme étant causées par des variantes dans des gènes uniques. Dans ces cas, on peut espérer que, si le gène responsable de la maladie peut être corrigé ou remplacé, il sera possible de guérir les personnes atteintes de la maladie ou du moins d’empêcher son aggravation. Cependant, la thérapie génique est plus difficile à mettre en œuvre dans le cas d’affections plus complexes, telles que les maladies cardiaques, le diabète ou de nombreuses formes de cancer, qui résultent de l’interaction entre de nombreux gènes et entre les gènes et l’environnement.
Pour utiliser la thérapie génétique afin de traiter des maladies chez un individu après la naissance, il peut être nécessaire de modifier une partie importante des cellules dans les tissus ou organes concernés. Cela présente des défis techniques pour délivrer de manière sûre et efficace le mécanisme de modification et/ou les versions alternatives des gènes aux cellules cibles, et pour réussir à effectuer les modifications du génome des cellules avec un minimum d’erreurs. Si la modification est effectuée sur la « lignée germinale » (y compris les cellules reproductrices ainsi que les cellules des embryons à un stade précoce), alors toutes les cellules du corps des générations suivantes hériteront de cette modification, ainsi que de toute erreur ou changement inattendu effectué au cours du processus.
Qu’est-ce que CRISPR ?
Depuis la fin des années 2000, les scientifiques ont commencé à développer des techniques connues sous le nom d' »édition du génome (ou des gènes). » L’édition du génome permet aux scientifiques d’apporter des modifications à un site « cible » spécifique dans le génome. L’une des techniques qui a suscité le plus d’enthousiasme, en raison de son efficacité et de sa facilité d’utilisation, est appelée « CRISPR ». CRISPR est l’acronyme de « clustered regularly interspaced short palindromic repeats ». La base de la technologie CRISPR est un système que les bactéries ont développé pour se protéger des virus. Les scientifiques ont maintenant pris des composants du système CRISPR et l’ont façonné en un outil d’édition du génome.
Le système CRISPR comporte deux composants : une molécule appelée « ARN guide » (ARNg), qui a la même séquence que le site cible dans le génome ; et une « nucléase » (c’est-à-dire une molécule coupant l’ADN) appelée Cas9. Lorsque ces deux composants sont introduits dans une cellule, l’ARNg se lie au site génomique cible par appariement complémentaire des bases (les A se lient aux T et les G se lient aux C). Au cours de ce processus, l’ARNg contribue à amener Cas9 sur le site cible afin de couper la double hélice de l’ADN. Le mécanisme naturel de réparation de l’ADN de la cellule va combler cette coupure, mais comme le processus n’est pas parfait, quelques bases d’ADN vont être ajoutées ou supprimées. Cela rend le gène d’origine – par exemple, une variante du gène liée au cancer ou à l’infection par le VIH – non fonctionnel. Une autre solution consiste à placer une version différente du gène cible dans la cellule avec l’ARNg et Cas9. La cellule utilisera alors cette séquence alternative comme « modèle » pour réparer l’ADN cassé, en le copiant et en l’incorporant dans le génome. Ce faisant, une version indésirable du gène pourrait être remplacée par une copie souhaitée.
Les récentes percées scientifiques ont mis à portée de main la possibilité de « modifier » le génome pour réparer les variantes génétiques causant des maladies. Bien qu’il soit encore tôt, l’espoir est que les technologies d’édition de gènes puissent un jour fournir un traitement pour des maladies génétiques telles que l’anémie falciforme, la fibrose kystique ou la maladie de Huntington, et permettre aux gens de mieux lutter contre les infections virales (par exemple, le VIH).
CRISPR et l’édition de la lignée germinale
Les chercheurs ont utilisé CRISPR dans des cellules humaines, végétales et animales ; en fait, CRISPR a fonctionné dans toutes les espèces examinées à ce jour. Notamment, la technologie CRISPR a été utilisée pour inverser les symptômes d’une souris adulte atteinte d’une maladie du foie et pour modifier l’ADN de primates non humains – des étapes importantes vers le développement de nouvelles thérapies géniques chez l’homme. Alors que les modifications génétiques introduites dans une cellule du foie ne seront pas héritées dans le génome de la future progéniture de l’individu, les modifications de l’ADN introduites dans les cellules qui deviendront des ovules ou des spermatozoïdes, ou dans les cellules des embryons au stade précoce, peuvent être transmises aux générations futures. C’est ce qu’on appelle l’édition germinale, et ses perspectives ont suscité des discussions et des débats dans le monde entier pour savoir si la modification génétique germinale chez l’homme est appropriée, et si ou comment la société doit procéder à cette recherche et à son éventuelle application.
D’une part, les critiques soulignent les problèmes techniques et éthiques liés à la réalisation de modifications du génome qui peuvent être transmises à la descendance. On craint que tout effet imprévu dans le processus d’édition puisse devenir héréditaire. D’autres questions sont posées : avons-nous le droit de modifier le génome de nos générations futures ? La modification de certaines maladies ou de certains handicaps entraînerait-elle une stigmatisation des personnes qui en sont atteintes ? Et qui décide de ce qui est considéré comme des maladies ou des handicaps devant être modifiés ? Dans le même temps, les partisans de la modification de la lignée germinale affirment qu’elle peut potentiellement éliminer des maladies telles que la maladie de Huntington, une affection neurologique débilitante causée par une seule variante génétique. Ils font également valoir que les humains modifient depuis longtemps la vie et la génétique de leur progéniture sans leur consentement explicite, par le biais de procédures telles que le conseil génétique et le diagnostic génétique préimplantatoire.
En décembre 2015, les Académies nationales américaines, l’Académie royale britannique et l’Académie chinoise des sciences ont réuni des scientifiques, des spécialistes des sciences sociales, des éthiciens et d’autres parties prenantes pour un sommet international sur la modification des gènes humains à Washington, DC. Une déclaration publiée à la fin du sommet a souligné qu’il serait « irresponsable » à l’heure actuelle de procéder à l’utilisation clinique de l’édition de la lignée germinale, mais n’a pas recommandé d’interdire la technique, suggérant plutôt que la recherche devrait se poursuivre. En février 2017, le comité d’experts des académies nationales américaines sur l’édition du génome humain a publié son rapport, recommandant que la recherche sur l’édition du génome somatique et son utilisation à des fins de traitement médical se poursuivent dans le cadre réglementaire existant, mais qu’il y ait une « large contribution du public » avant d’étendre l’application de la technologie à l' »amélioration génétique ». Dans le même temps, le rapport recommande que les essais cliniques de modification du génome germinal pour traiter des « maladies ou des handicaps graves » ne soient entrepris qu’après des recherches beaucoup plus approfondies et uniquement lorsque des critères techniques et éthiques stricts sont satisfaits. Pour l’avenir, le rapport souligne la nécessité de poursuivre l’engagement public et le débat politique.
À l’heure actuelle, la modification génétique germinale est illégale dans de nombreux pays européens et au Canada, et les fonds fédéraux aux États-Unis ne peuvent pas être utilisés pour de tels travaux. Depuis janvier 2017, des chercheurs au Royaume-Uni, en Suède et en Chine ont reçu l’autorisation de procéder à l’édition de gènes sur des embryons humains à des fins de recherche uniquement (en outre, les lois ou directives existantes dans ces pays n’autorisent la recherche sur les embryons que jusqu’à 14 jours après la fécondation).
En novembre 2018, des informations ont émergé selon lesquelles les premiers enfants dont les génomes ont été édités avec CRISPR pendant leur stade embryonnaire, une paire de jumeaux, sont nés en Chine. Bien que les affirmations n’aient toujours pas été validées de manière indépendante ou publiées dans des revues à comité de lecture, elles ont suscité une importante controverse. En 2019, les scientifiques, les éthiciens et la société au sens large continuent de débattre de la voie à suivre.
CRISPR et l’environnement
CRISPR a également ouvert une voie pour l’ingénierie du monde qui nous entoure au profit de la santé humaine et de notre environnement. Les applications comprennent la possibilité de modifier ou même d’éradiquer les insectes qui propagent des maladies, comme les moustiques. Il serait également possible de recréer des animaux disparus depuis longtemps, comme le mammouth laineux, pour qu’ils errent à nouveau sur la Terre, ce qui, selon certains scientifiques, pourrait contribuer à lutter contre le changement climatique. Cependant, tout le monde n’est pas d’accord sur le fait que ces applications seraient nécessairement un « avantage », tandis que d’autres s’inquiètent des conséquences involontaires de ces actions modifiant l’écosystème.
La voie à suivre
L’édition de gènes a un potentiel important pour bénéficier à la santé humaine. En même temps, elle soulève des questions profondes qui nécessitent une délibération publique – que se passera-t-il si nous faisons des modifications que nous regrettons ? Que se passera-t-il si des modifications génétiques apparemment sans danger s’avèrent avoir des conséquences involontaires ? Quelles sont les normes de sécurité alors que la communauté médicale cherche à explorer ces outils dans le but de réduire la souffrance ? En outre, si nous convenons, en tant que société, que l’utilisation de la modification du génome est acceptable, comment faire en sorte que tous les individus soient conscients du potentiel de ces technologies et que tous ceux qui veulent y avoir accès puissent se les offrir ? Les chercheurs, les bioéthiciens et les décideurs politiques, y compris un certain nombre de scientifiques qui ont été les pionniers de CRISPR, ont appelé à la prudence et à la nécessité d’une consultation publique et d’un dialogue impliquant également les chefs religieux, les activistes environnementaux et les défenseurs des patients et des personnes handicapées. Alors que la société cherche un équilibre entre le désir de réaliser les avantages de l’édition de gènes et une variété d’autres préoccupations, pgEd espère jouer un rôle dans la facilitation de larges conversations qui impliquent toutes les communautés et garantissent que les diverses valeurs et voix sont entendues.
Pour en savoir plus sur les questions techniques et politiques autour de CRISPR et de l’édition du génome, cliquez ici.
Plans de cours associés:
Édition du génome et CRISPR
Clauses d’utilisation de CRISPR pour éditer les génomes de jumelles nées en 2018
Ingénierie du monde qui nous entoure : L’édition du génome et l’environnement
Postes de blog associés:
« Leçon de pgEd sur les jumelles éditées par CRISPR » (mars 2019)
« Drépanocytose et génie génétique : Mini-leçon de pgEd » (novembre 2017)
« Dans l’actualité : Des progrès pour la thérapie génique » (octobre 2017)
« Dans l’actualité : Les scientifiques utilisent CRISPR pour modifier la variante du gène causant la maladie dans les embryons humains » (août 2017)
« Dans l’actualité : L’utilisation clinique de CRISPR fait un pas en avant » (juin 2016)
« Dans l’actualité : Premier essai d’optogénétique chez l’homme à aller de l’avant » (mars 2016)
« Dans l’actualité : Le contrôle des moustiques porteurs de maladies par entraînement génétique se rapproche de la réalité » (décembre 2015)
« Dans l’actualité : Nouvelle approche potentielle de la thérapie génique pour la drépanocytose » (septembre 2015)
Sharon Begley, « No red line against CRISPR’ing early embryos, experts rule » (STAT, février 2017)
David Cyranoski, « CRISPR gene-editing tested in a person for the first time » (Nature, novembre 2016)
Antonio Regalado, « Meet the Moralist Policing Gene Drives, a Technology That Messes with Evolution » (MIT Technology Review, juin 2016)
Erica Check Hayden, « Devriez-vous modifier les gènes de vos enfants ? » (Nature, février 2016)
Ed Yong, « Que pouvez-vous réellement faire avec votre technologie fantaisiste d’édition de gènes ? ». (The Atlantic, décembre 2015)
Carl Zimmer, « Editing of Pig DNA May Lead To More Organs For People » (New York Times, octobre 2015)
Nathaniel Comfort, « Can We Cure Genetic Diseases Without Slipping Into Eugenics ? » (The Nation, juillet 2015)
Andrew Pollack, « Une nouvelle façon puissante de modifier l’ADN » (New York Times, mars 2014)
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