Published on 6 juillet 2018 |

[CRISPR-Cas9] Surtout, ne pas couper court au débat

par Sylvie Berthier.

Si vous ne le connaissiez encore, retenez bien son nom : CRISPR-Cas9. Avec cette petite construction moléculaire, on peut désormais modifier avec une facilité déconcertante le génome de tous les êtres vivants, y compris les hommes. Autant dire que les espoirs et les spéculations vont bon train.

Pour y voir plus clair, ce dossier de Sesame revisite les mots associés de manière récurrente à cette technique (révolution, précision, édition…) et s’adosse, notamment, à l’analyse de deux scientifiques fortement engagés dans les questions éthiques : Axel Kahn, généticien et président du comité commun d’éthique Inra-Cirad-Ifremer, qui vient de rendre un avis sur l’édition de précision des génomes végétaux, et Hervé Chneiweiss, neurologue, président du comité d’éthique de l’Inserm, qui invite les citoyens à s’emparer du sujet comme d’une question politique. Comment ? En participant aux États généraux de la bioéthique¹ qui se sont ouverts en janvier 2018 et pour six mois sur la question : « Quel monde voulons-nous pour demain ? »

Soirée digne des Oscars à Mountain View (Californie), en ce 9 novembre 2014. Comme il se doit, petits fours, robes longues et smokings sont de rigueur², et les maîtres de cérémonie se veulent à la hauteur de l’événement : un duo hybride, glamour-business, composé de la star hollywoodienne Cameron Diaz et de Dick Costolo, alors PDG de Twitter. C’est dans cette ambiance de gala que deux scientifiques, la Française Emmanuelle Charpentier (université de Vienne) et l’Américaine Jennifer Doudna (université de Berkeley), reçoivent en 2015 le Breakthrough Prize. Créé notamment par les fondateurs de Facebook et Google, respectivement Mark Zuckerberg et Sergey Brin, ce prix vient récompenser les avancées majeures dans les sciences de la vie, notamment celles permettant d’augmenter l’espérance de vie. À la clé, un chèque astronomique de trois millions de dollars pour chacune – le Nobel, lui, plafonne à 880 000 euros. Mais que font donc ces drôles de dames dans l’antre des GAFA³ ?

Dans un petit film destiné à les présenter aux prestigieux invités de la cérémonie, elles racontent comment leur découverte de CRISPR-Cas9 (lire l’encadré « Petite histoire d’une grande découverte »), publiée en 2012 dans la revue Science, va pouvoir, à l’image de ciseaux moléculaires, supprimer, remplacer, modifier les gènes, en bref corriger les mutations génétiques. À les en croire, cette technique ouvre la voie à un changement de cap pour l’avenir de la recherche et de ses applications en biologie et en médecine. Une révolution serait en marche. Vraiment ?

Une révolution ?

Axel Kahn le dit tout net : « Non ! En biologie, la seule grande révolution conceptuelle c’est le darwinisme. » Cependant, il reconnaît que CRISPR-Cas9 « est un progrès, une amélioration considérable, car cette technique d’édition de précision à bas coût est applicable à la totalité des êtres vivants ». On pourra désormais réaliser « ce que l’on ne pouvait pas faire jusqu’ici sur les végétaux et sur l’embryon, ce qui pose des questions éthiques ». Nous y reviendrons.

In fine, pour le célèbre généticien, « cette nouvelle méthode d’édition du génome et ses développements correspondent à l’atteinte de l’épiphanie fantasmatique des premiers généticiens moléculaires qui, comme moi, rêvaient de pouvoir modifier l’ADN à volonté, de pouvoir réécrire, le cas échant, n’importe quelle portion du génome ».

S’il partage le même avis quant à l’importance de cette technique, Hervé Chneiweiss considère, en revanche, que « parce qu’il s’agit d’une rupture technologique, c’est une révolution. Et, puisque dans les sciences de la vie ce sont les avancées techniques qui permettent d’ouvrir de nouveaux champs de connaissance, ce nouvel outil va permettre d’avancer très vite. Toutes les souris transgéniques dont on se sert dans les laboratoires de recherche, depuis près d’un demi-siècle, sont le fruit de la recombinaison homologue⁴, mais cela se faisait difficilement et de manière peu fiable. Puis, il y a une quinzaine d’années, la localisation de la portion d’ADN à modifier s’est grandement améliorée grâce aux enzymes à doigts zinc ou aux Talens⁵, mais ces dernières restent de gigantesques constructions très difficiles à faire rentrer dans une cellule. Avec CRISPR-Cas9, on dispose désormais d’une toute petite construction, très facile à faire pénétrer dans une cellule. Elle est composée d’un ARN, une sorte de flèche, qui va se coller à une séquence très précise de l’ADN, un peu comme les magnets que l’on colle sur les réfrigérateurs. Une fois collé, cet ARN attire à lui l’enzyme Cas9, qui va couper à l’endroit désiré les deux brins de l’ADN. Pour moi, il s’agit d’une découverte du même ordre que la PCR⁶, dans les années soixante-dix, sans laquelle nous n’aurions pas pu faire la révolution de la biologie moléculaire ».

Une précision chirurgicale ?

Autre terme qui revient immanquablement, quand on vante les qualités indéniables de CRISPR-Cas9 : la précision. Elle serait quasiment chirurgicale. Reste que l’une des principales critiques portées par les opposants à cette méthode est qu’elle ne serait pas si parfaite. Pour Yves Bertheau, directeur de recherche Inra au Muséum d’histoire naturelle, ces fameux ciseaux « sont en fait composés de plusieurs “lames”, comme des ciseaux à ciboulette, qui coupent à de très nombreux endroits [et non] en un seul, avec le doigté d’une couturière […]. C’est hasardeux car il existe de nombreux paramètres que nous ne connaissons pas et les outils d’analyse des résultats sont encore très imparfaits»⁷».

Exact, confirment nos deux présidents, ce n’est pas du 100 % ; la technique opère parfois des coupures en de mauvais endroits de l’ADN (les off-targets). « Ce n’est pas si important qu’on le craignait, précise A. Kahn, et c’est relativement moins fréquent chez les végétaux que dans les cellules animales. » Mais, surtout, insiste le généticien, CRISPR-Cas9 n’est pas un aboutissement, il marque le début de l’évolution d’une technique qui s’améliore très vite.

Si H. Chneiweiss confirme qu’avec l’amélioration constante de la technique, « il y a très peu de coupures hors cible », en revanche, c’est une autre question qui le préoccupe : la non-maîtrise de la réparation de l’ADN. Effectivement, couper propre c’est bien, mais encore faut-il recoller proprement… Et d’expliquer : « Que se passe-t-il après la coupure ? Il existe deux grands types de mécanismes de réparation de l’ADN dans nos cellules. Le premier, le plus répandu et le plus rapide, répare mal, il colle à la va-vite, enlève une base ici, en rajoute une là. Bref, il introduit une erreur, ce qui interrompt l’expression du gène⁸. » Avec cette conséquence : « Au lieu de supprimer ou de corriger une mutation, on peut en introduire une. »

Mais, à l’instar d’A. Kahn, notre homme reste confiant : « Des travaux sont réalisés afin de mieux maîtriser la propreté de la coupure et la manière dont elle va se réparer. Ce sont des problèmes techniques qui vont se résoudre dans les mois, les années à venir, parce qu’il y a tant d’équipes qui travaillent sur le sujet que je n’ai pas trop d’inquiétude. »

Moins chère et plus efficace

Enfin, et ce n’est pas un mince atout, cette technique serait beaucoup plus efficace et bien moins onéreuse que les précédentes. Mais encore ? « Cela représente une réduction de coût de l’ordre de centaines de milliers d’euros, parce que construire CRISPR-Cas9 ne revient qu’à quelques centaines d’euros, explique le neurologue. Par ailleurs, cette méthode est entre 1000 et 1 million de fois plus efficace que les outils précédents (enzymes à doigts de zinc, Talens) qui, trop gros, rentraient difficilement dans les cellules à modifier. Reste le gain de temps. Là où il fallait des mois ou des années pour construire ces outils, il suffit de quelques heures ou de quelques jours. Aujourd’hui, on peut faire des rats transgéniques, ce qu’on ne savait pas faire, mais aussi des méduses, des poissons, des oiseaux transgéniques… »

Lame de fond

Pas étonnant dès lors que, depuis 2013, les laboratoires soient en ébullition. Il n’aura fallu que quelques années pour que les chercheurs en biologie moléculaire ou généticiens du monde entier adoptent l’outil, soit pour leurs travaux de recherche sur la compréhension du génome soit pour améliorer la technique, et qu’ils redoublent d’imagination pour créer de nouvelles versions de l’invention, notamment CRISPR-Cas13⁹qui possède l’immense avantage d’être réversible, contrairement à son aînée fortement critiquée sur cet aspect.

Signe de cette effervescence, près de 15 000 publications scientifiques sont sorties pour la seule année 2017. Forcément, cette nouvelle technique de mutagenèse ciblée, qui étend considérablement le champ d’applications du génie génétique, est testée dans de multiples domaines. Des microorganismes (bactéries, virus) aux végétaux et aux animaux, rien ne semble lui résister. Et l’homme ? Non plus.

Un scalpel à double tranchant

Un premier coup de tonnerre résonne en 2015, lorsqu’un tabou est transgressé en Chine : des chercheurs ont mené une expérience sur des embryons humains, certes non viables et, par ailleurs, non suivie de réimplantation utérine. Pour le biologiste Jean-Claude Kaplan, les résultats sont intéressants, notamment parce qu’ils ont permis de mettre « au premier plan les problèmes éthiques inhérents aux manipulations du génome germinal humain [ovocytes, spermatozoïdes, zygote] ». La publication ayant suscité « une émotion considérable au niveau mondial », de nombreux scientifiques, dont les découvreuses, ont appelé à la tenue d’un nouvel Asilomar¹⁰. Une réunion a eu lieu à Washington en décembre 2015 et a montré, selon A. Kahn, qu’il n’y avait pas « de consensus international sur ce qui est légitime ou illégitime quant au projet à poursuivre ». Le projet ? S’agit-il de concevoir des bébés crispérisés pour les guérir ou pour « améliorer » les humains ?

Du fantasme de l’homme augmenté

Bien que ce ne soit pas nouveau, la science-fiction en regorge, jamais peut-être la crainte de voir créer un surhomme n’a été aussi vive. « C’est un vieux fantasme, explique A. Kahn, mais ce qui est nouveau c’est qu’avec CRISPR-Cas9, 13 ou autre, nous disposons éventuellement des moyens d’atteindre cet objectif. » D’autant que le directeur scientifique de Google, l’une des plus puissantes entreprises du monde, est « l’un des maîtres à penser du mouvement transhumaniste¹¹ aux États-Unis ». Reste que, pour le généticien, « le dessein transhumaniste ne passe pas par la réécriture du génome mais davantage par des outils en rapport avec l’intelligence artificielle, la robotique et les interfaces hommes-machines ». Pourquoi ? Simplement parce que le biologiste qui saurait quels gènes il faudrait modifier et comment les modifier pour créer un homme augmenté n’est pas encore né. Et quand bien même ce serait possible, pour quoi faire ? Des hommes plus grands et plus costauds pour intégrer des équipes nationales de basket ou d’haltérophilie ? Des humains plus petits pour consommer moins de ressources renouvelables ? « Ce serait plutôt l’homme diminué », ironise H. Chneiweiss. Improbable. « Évidemment, précise A. Kahn, quand on parle d’utiliser cette édition de précision sur des embryons humains, on a plutôt en tête ce type de projet que la correction de maladies génétiques. »

Il faut dire aussi que la thérapie génique n’a pas vraiment tenu ses promesses, plongeant dans le désarroi nombre de malades. « Elle connaît quelques succès, nuance A. Khan , notamment dans le déficit immunitaire combiné, qui concerne 6 000 à 10 000 enfants-bulles, et elle est en train de devenir, pour cette maladie, la méthode de choix. » Mais, avertit-il également, il faut « rester prudent quant à l’illusion selon laquelle elle allait totalement modifier la manière de soigner les gens. Elle deviendra sans doute une technique de créneau pour des maladies qu’on ne saurait pas soigner autrement ».

Aujourd’hui, plus de 200 maladies génétiques d’une particulière gravité sont recensées et, pour H. Chneiweiss, « si on était capable de soigner dès les premiers stades des embryons atteints en corrigeant un gène défectueux, je ne vois pas très bien en quoi ce serait faire insulte à l’humanité que d’éradiquer la maladie de Huntington [neurodégénérescence] ou d’imaginer que demain nous n’aurons plus de mucoviscidose, de drépanocytose ou certaines affections cardiovasculaires qui provoquent des troubles du rythme précoce. Nous aurions fait notre devoir de médecins en supprimant un désordre qui conduit à des maladies graves et à une mortalité précoce des personnes atteintes de ces mutations ». Et de communiquer son enthousiasme à l’évocation des essais cliniques en cours pour corriger des maladies dégénératives de la rétine, traiter le virus du sida ou encore les premiers travaux très prometteurs dans le cancer du poumon et autres tumeurs. Et d’affirmer : « Je ne doute pas que l’immunothérapie des cancers est une des révolutions en cours. »

Plantes et animaux, la bataille des valeurs aura bien lieu

Si l’on voit bien les enjeux de ces nouvelles techniques de modification du génome humain, la partie ne s’annonce pas plus simple pour les plantes et les animaux (Voir l’interview d’A. Kahn)

Bêtes plus musculeuses donc plus productives, vaches sans cornes, poules produisant des œufs sans allergène (testé en Australie), éradication entière de ravageurs comme les moustiques (voir l’article « Forçage génétique, qu’est-ce qui gêne ? »), « renaissance » du mammouth laineux, microcochons gros comme des chiwawas (très en vogue en Chine)… Du côté des animaux, les projets et les rêves vont bon train.

Du côté des plantes également, certains imaginant déjà des végétaux résistants aux maladies, à la sécheresse, à la salinité, brunissant moins, enrichis en ceci ou en cela… Cela vous rappelle quelque chose ? Les OGM, bien-sûr.

Et d’ailleurs, la bataille des pro et des anti a déjà commencé, plusieurs « organisations paysannes et de la société civile françaises¹² » ayant engagé une procédure au Conseil d’État puis devant la Cour de justice européenne afin que l’Europe, qui tergiverse depuis des années, clarifie enfin le statut juridique de ces organismes. Alors, OGM or not OGM¹³ ?

L’enjeu pour les opposants est clair : contrer la « stratégie des firmes semencières » qui, en refusant cette appellation OGM – car sans insertion d’ADN étranger –, échappent à la réglementation imposant de lourdes évaluations, une traçabilité et un étiquetage ; et les freiner, selon Guy Kastler¹⁴ de la Confédération paysanne, dans leur dessein de verrouiller « le premier maillon de la chaîne alimentaire », en brevetant le vivant.

Voilà pour les crispations européennes. Pendant ce temps, dans d’autres pays du monde, l’affaire est quasiment pliée, comme aux États-Unis ou au Canada, beaucoup plus permissifs, où quelques dizaines de plantes crispérisées sont déjà homologuées.

Face à cette confrontation des modèles, la société devra s’interroger, comme le disent nos deux experts, « sur quelles valeurs nous nous appuyons, quel sens nous mettons à faire les choses ». Bref, quelle médecine, quelle agriculture, quelle société voulons-nous ?

Petite histoire d’une grande découverte

– Dans les années 80, le biologiste Atsuo Nakata (université d’Osaka) repère, dans le génome de bactéries Escherichia coli, d’énigmatiques séquences d’ADN répétitives, pouvant se lire dans les deux sens, à la manière des palindromes, baptisées ultérieurement du nom rugueux de CRISPR : Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats (prononcez crispeur, traduisez : « Courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées »).

– En 2005, des bio-informaticiens constatent que les morceaux d’ADN intercalés entre ces palindromes sont souvent issus de virus infectant les bactéries.

– En 2007, des chercheurs de l’entreprise danoise Danisco découvrent que, parmi les bactéries Streptococcus thermophiles nécessaires à la fabrication de yaourts et de fromages, celles qui possèdent des séquences CRISPR survivent mieux aux infections par des virus, comme si ces bactéries archivaient, dans leurs séquences CRISPR, l’ADN des virus les ayant préalablement infectées, puis s’en servaient pour repérer ces virus et les combattre.

– Le génie de l’Américaine J. Doudna (Berkeley, Californie) et de la Française E. Charpentier (alors à l’université suédoise d’Umeå) et de leurs équipes est d’avoir compris l’un des principaux mécanismes en jeu : les ADN des virus intercalés dans des séquences CRISPR sont recopiés en de petits ARN qui s’attellent à une enzyme Cas9. Si un tel ARN croise un virus à l’ADN correspondant, il vient s’y coller et Cas9 élimine le virus en découpant les deux brins de son ADN. D’où l’idée des chercheuses de reproduire ce redoutable attelage en laboratoire : concevoir un ARN guide correspondant à un gène particulier, puis l’arrimer à une enzyme Cas9 pour qu’elle aille le découper, le remplacer, en modifier l’ADN. C’est ce qu’elles ont réussi à faire en 2012.

Source : Science actu : « CRISPR-Cas9 : le-couteau suisse qui révolutionne la génétique » (30 /07/2015)

Édition du génome

Ne dites plus modification mais édition du génome. Ce terme tend désormais à s’imposer, alors qu’il est faux, explique le généticien Bertrand Jordan¹⁵: « Correction du génome aurait été plus juste. » Pourquoi ? Parce que les manipulations de l’ADN permises par CRISPR-Cas9 consistent à réaliser ce que les Anglo-Saxons nomment le genome editing, non traduisible littéralement en français. En effet, edition est un faux-ami, qui désigne la correction d’erreurs typographiques, orthographiques ou syntaxiques, ce qui est le but recherché avec CRISPR-Cas9 alors que, en français, « éditer » signifie « publier, faire paraître un texte ou le diffuser ». Reste que, comme l’affirme J.-C. Kaplan¹⁶ : dans son Dictionnaire historique de la langue française, Alain Rey avalise l’acception anglaise. Si le maître de la linguistique avalise, alors…

Pour aller plus loin :

Quid du forçage génétique ?

https://revue-sesame-inra.fr/crispr-cas9-forcage-genetique-quest-ce-qui-gene/

Des souris, des hommes et du blé.

https://revue-sesame-inra.fr/crispr-cas9-du-ble-des-souris-et-des-hommes/

L’entretien avec Axel Kahn.

https://revue-sesame-inra.fr/crispr-cas9-biotechnologies-axel-khan/

Regarder l’entretien filmé in extenso avec Hervé Chneiweiss :

Lire les articles :

– « De quoi l’agro-bio-logique est-elle le nom ? », J.-P. Pierron et L. Varobieff, Institut de Recherches Philosophiques de Lyon, membres critiques du programme national français de recherche en modifications génétiques des végétaux, Genius.

https://revue-sesame-inra.fr/crispr-cas9-de-quoi-lagro-bio-logique-est-elle-le-nom

– Et la réponse de Peter Rogowsky, chercheur en développement des plantes : « Pourquoi faudrait-il choisir entre compter et conter ? »

https://revue-sesame-inra.fr/crispr-cas9-pourquoi-faudrait-il-choisir-entre-compter-et-conter

https://etatsgenerauxdelabioethique.fr/
Regardez la vidéo de la remise du prix à J. Doudna et E. Charpentier https://www.youtube.com/watch?v=l_AC1z80SO0
Expression pour désigner les géants du web Google, Apple, Facebook, Amazon, Microsoft, Twitter…
Initiée par la cassure des deux brins de l’ADN, elle permet l’échange de fragments d’ADN possédant des séquences identiques à leurs extrémités. On peut ainsi remplacer une séquence d’ADN par une autre partiellement identique ou bien insérer une construction génétique en un site homologue du génome d’un hôte. Cette découverte valut le Nobel à M. Capecchi, O. Smithies et à M. Evans.
Transcription Activator-Like Effector Nucleases (Nucléases effectrices de type activateur de transcription).
La PCR désigne la réaction de polymérisation en chaîne qui permet de dupliquer en grand nombre une séquence d’ADN ou d’ARN connue. Cette technique a valu le Nobel à Kary Mullis.
« Nous ne connaissons pas les impacts des nouveaux OGM sur l’environnement et sur l’homme », dans Sans Transition ! février 2017 http://www.sans-transition-magazine.info/ecologie/yves-bertheau-inra-au-mnhn-nous-ne-connaissons-pas-les-impacts-des-nouveaux-ogm-sur
Le second système de réparation est précis mais sa mise en œuvre est plus complexe et son efficacité moindre.
La boîte à outil génétique s’agrandit », Gènéthique, 26 octobre 2017http://www.genethique.org/fr/la-boite-outil-genetique-sagrandit-68452.html#.WrpPdo0h3IV
La conférence d’Asilomar a été organisée en 1975 par Paul Berg (futur Prix Nobel de chimie en 1980). Elle appelait à la mise en place d’un moratoire sur les manipulations génétiques, afin d’éviter que des bactéries génétiquement modifiées puissent se disperser dans l’environnement.
Mouvement qui promeut l’utilisation des découvertes scientifiques et techniques pour l’amélioration des performances humaines.
https://www.confederationpaysanne.fr/actu.php?id=5770
Modifications ciblées des gènes : l’ère post-OGM ? http://www.inra.fr/Chercheurs-etudiants/Biotechnologies/Tous-les-dossiers/Modifications-ciblees-des-genes-l-ere-post-OGM/OGM-or-not-OGM/(key)/3
« Nouvelles biotechnologies : questionnements éthiques et conséquences économiques et sociales sur l’agriculture et la biodiversité », Annales des Mines – Réalités industrielles, février 2017.
www.medecinesciences.org/en/articles/medsci/full_html/2016/11/medsci20163211p1035/medsci20163211p1035.html
« CRISPR-Cas9 : un scalpel génomique à double tranchant », Science… & pseudo-sciences, n°320, avril 2017. http://www.pseudo-sciences.org/spip.php?article2830