Covid, vaccin, Alexandra Henrion-Caude nous dit tout

En juillet dernier, la généticienne Alexandra Henrion-Caude a accordé une interview à TVLibertés particulièrement remarquée. En ce début d’année 2021, l’heure est à la mise à jour. Un an après le début de la crise du Covid, où en sommes-nous réellement ?

Alors que les médias multiplient les controverses avec des médecins en situation de conflit d’intérêts, le vrai débat scientifique a lieu loin des caméras. Alexandra Henrion-Caude revient pour TVLibertés sur les données dont on dispose à ce jour, sur les grands sujets qui occupent – et inquiètent souvent – les Français.

Émission du 16/01/2021

Thérapie génique : la nouvelle frontière dans l’innovation médicale

La thérapie génique pourrait atteindre son plein potentiel dans les 5 à 10 prochaines années, mais il y a d’abord des défis technologiques et opérationnels à relever.

Les nouvelles avancées dans le domaine des thérapies géniques continuent d’attirer l’enthousiasme – et les investissements – des entreprises biopharmaceutiques. Rien qu’en 2019, nous avons assisté à une série de transactions, de plus en plus de sociétés misant sur les progrès rapides de la technologie : Roche a racheté Spark Therapeutics, spécialisée dans les thérapies géniques à base de virus adéno-associés (AAV), pour 4,8 milliards de dollars, afin d’avoir accès à une plateforme. Pfizer a acheté une participation de 15% dans Vivet Therapeutics, une société française de thérapie génique, et a continué à faire des investissements importants dans la fabrication.

Cette hausse des investissements n’est pas surprenante. Le marché continue de croître grâce à des développements révolutionnaires dans le domaine des traitements curatifs et vitaux pour toute une série de maladies incurables. Luxturna, un traitement contre une forme de cécité héréditaire, a fait la une des journaux en tant que première thérapie génique à base de AAV approuvée aux États-Unis, ouvrant ainsi la voie à de futurs traitements. Depuis lors, la FDA a approuvé des thérapies géniques prometteuses pour des maladies mortelles, dont Zolgensma, une thérapie à base d’AAV pour les atrophies musculaires spinales, et Onpattro, un traitement à base d’interférence ARN pour l’amylose héréditaire à médiation par la transthyrétine (hATTR).

Ces récentes approbations et les succès des essais cliniques suggèrent que la thérapie génique dépasse rapidement le stade de la “preuve du concept”. Au cours des 5 à 10 prochaines années, nous nous attendons à ce que les entreprises biopharmaceutiques continuent d’investir dans l’expansion des plateformes et des pipelines de thérapie génique, afin de pousser ce traitement à son plein potentiel. Elles s’engageront également dans des activités de commercialisation, telles que le développement de modèles de remboursement, de tarification et de contrats, afin de s’assurer que les thérapies ont un cheminement viable vers les patients.

Ce calendrier pourrait même s’accélérer. La course pour trouver un vaccin Covid-19 a mis en lumière les technologies de thérapie génique telles que l’ARN messager (ARNm) et les vecteurs adénovirus. Certains de ces vaccins ont bénéficié d’une autorisation d’utilisation d’urgence et maintenant qu’ils sont approuvés, les vaccins permettront de valider encore davantage ces plateformes et entraîneraient un afflux d’investissements et d’innovations.

Cependant, malgré les progrès actuels et le potentiel postpandémique, la thérapie génique doit surmonter plusieurs obstacles. Les entreprises biopharmaceutiques et les autres parties prenantes devront surmonter ces obstacles et s’adapter afin de saisir les opportunités et d’atteindre leur plein potentiel.

La thérapie génique face aux défis à venir

Un certain nombre de défis menacent d’entraver le rythme des progrès. Malgré les succès récents, il reste la possibilité d’un recul en matière d’efficacité, de sécurité ou de réglementation, ce qui exige une approche prudente dans la sélection des cibles et le développement des produits. BioMarin, par exemple, a récemment rencontré un obstacle majeur lorsque la FDA a rejeté sa thérapie génique à base d’AAV pour l’hémophilie, invoquant la nécessité de disposer de données supplémentaires sur la durée des bénéfices et retardant probablement l’approbation de deux ans.

En outre, le secteur est confronté à divers obstacles technologiques. Les améliorations en matière de technologie de production, d’efficacité de livraison et de spécificité du ciblage cellulaire restent lentes et limitées. Pour certaines technologies, l’efficacité et la durabilité des traitements sont encore une considération, car les chercheurs constatent une variabilité relativement élevée des résultats pour les patients. De plus, avec une faible extensibilité due à la petite taille des populations de patients, en particulier pour les technologies virales, les coûts de fabrication resteront élevés. Les promoteurs sont également confrontés à des contraintes de capacité, en raison de la limitation des talents et des possibilités d’externalisation.

Au-delà des défis technologiques et scientifiques, les parties prenantes doivent aborder d’importantes questions relatives au marché et aux modèles commerciaux. Les thérapies géniques potentiellement curatives pourraient perturber les prestataires de soins spécialisés et les partenaires qui ont construit des modèles commerciaux autour du traitement d’une maladie particulière. Si la thérapie génique s’avère efficace pour guérir l’hémophilie, par exemple, comment le rôle du centre de traitement de l’hémophilie va-t-il changer ?

Les paiements sont un autre problème majeur. La plupart des traitements coûtant des millions de dollars pour un petit nombre de patients, les prix pourraient facilement devenir prohibitifs et inciter les payeurs à gérer l’utilisation. Si les thérapies curatives, comparées aux coûts globaux des maladies qu’elles traitent, pourraient permettre aux assureurs de faire des économies à long terme, elles risquent de ne pas en récolter les bénéfices si le patient change de payeur ou si l’efficacité et la durabilité du traitement sont plus faibles que prévu. Les décideurs politiques, les payeurs et les prestataires reconnaissent la nécessité de trouver des modèles de paiement innovants pour gérer la tarification et les remboursements sur les différents marchés.

Deux approches des thérapies transformatrices

Alors que les questions de modèle économique et de marché sont de plus en plus pressantes, à ce stade précoce, la plupart des entreprises pharmaceutiques et biotechnologiques tentent encore de développer pleinement leurs plates-formes. Les leaders du secteur développent rapidement le marché grâce à deux approches (voir figure 1).

Figure 1 : Les biotechs appliquent des technologies brevetées dans tous les domaines de la maladie, tandis que les entreprises pharmaceutiques se concentrent généralement sur des domaines spécifiques.

Les entreprises pharmaceutiques ont principalement ciblé des domaines de maladies spécifiques, en tirant parti des capacités scientifiques et commerciales qu’elles ont développées avec les portefeuilles existants de petites molécules et de produits biologiques. En acquérant Spark Therapeutics et en collaborant avec 4D Molecular Therapeutics et Dyno, Roche s’est forgé une présence dans les thérapies géniques à base d’AAV pour le système nerveux central, l’ophtalmologie et l’hémophilie, domaines dans lesquels elle dispose de produits existants. De même, Pfizer est en train d’assembler une plate-forme AAV dans le cadre de son activité dans le domaine des maladies rares, par le biais d’un mélange d’acquisitions et d’investissements organiques.

En revanche, les biotechs continuent à chercher des opportunités pour appliquer leurs plates-formes technologiques propriétaires à une variété de domaines de maladies et d’organes afin de maximiser la valeur totale de la plate-forme.

Se préparer au boom de la thérapie génique

Dans les années à venir, les entreprises biopharmaceutiques et les autres acteurs du secteur de la santé devront recalibrer leurs activités en fonction des perturbations et des possibilités de la thérapie génique. Pour commencer, ils peuvent s’attaquer aux changements dans quatre domaines clés.

  • Valeur pour le client. Comprendre la valeur et l’impact à long terme des traitements pour diverses populations de patients.
  • Accès des clients. Mettre en place des chaînes d’approvisionnement et des services aux patients pour soutenir les modèles de thérapie génique.
  • Paiements. Envisager des modèles de paiement alternatifs, tels que les paiements basés sur la rente et les résultats, qui tiennent compte des coûts uniques élevés, de la durabilité du traitement, de la variabilité d’un patient à l’autre et du mouvement potentiel des patients entre les payeurs.
  • L’économie de l’industrie. Se préparer à des ajustements dans l’économie des prestataires, comme l’adoption de soins basés sur la valeur, les thérapies géniques remplaçant les médicaments spécialisés à acheter et à facturer.

Les sociétés biopharmaceutiques et les parties prenantes naviguent en terrain inconnu, mais les avantages financiers et humains de la thérapie génique dépassent de loin les risques. Les leaders de l’industrie peuvent travailler ensemble pour surmonter les obstacles technologiques et opérationnels de ces traitements de transformation, en luttant contre certaines des maladies les plus menaçantes d’aujourd’hui.

Matt Sullivan est un associé expert et Anshul Rana est un cadre supérieur du cabinet Bain’s Healthcare. Michael Retterath est le directeur de la stratégie de Spark Therapeutics.

Bain & Company

Les tests COVID-19 basés sur CRISPR arrivent

Les tests COVID-19 basés sur la technologie d’édition du génome CRISPR pourraient bientôt être disponibles, selon le rapport de l’IEEE Spectrum.

Alors que d’autres tests rapides de détection d’antigènes peuvent être effectués en moins d’une heure, ils présentent des problèmes de sensibilité. Les tests basés sur CRISPR peuvent ne prendre que cinq minutes, tout en fournissant des résultats très fiables.

Les tests peuvent être effectués simplement à l’aide d’une application pour smartphone. Deux de ces tests, tels que décrits dans les articles publiés dans les revues Science Advances et Cell, ont permis de diagnostiquer la COVID-19 en une fraction d’heure.

A test spearheaded by researchers at the Gladstone Institutes detects coronavirus from a nasal swab by using three small CRISPR “guides” to bind viral RNA; it then produces a fluorescent glow that can be read by a smartphone. Illustration: Parinaz Fozouni et al.
A smartphone-based COVID-19 test developed at Tulane University’s School of Medicine uses CRISPR to detect coronavirus RNA in a saliva sample within 15 minutes. Illustration: Bo Ning et al.

Un test d’ARN développé par l’équipe à l’origine des recherches publiées dans Cell utilise un échantillon de prélèvement nasal. Il pourrait détecter la COVID-19 chez les personnes très contagieuses en moins de cinq minutes.

Selon l’IEEE Spectrum, les scientifiques qui ont construit des kits de diagnostic attendent maintenant l’approbation de la Food and Drug Administration.

“CRISPR est encore une méthode relativement nouvelle sur le marché, et il est intéressant de faire potentiellement partie de cette première vague de diagnostics CRISPR”, a déclaré Melanie Ott, directrice du Gladstone Institute of Virology et l’une des responsables de l’étude Cell.

Selon des recherches antérieures, la détection de traces de COVID-19 dans la salive s’est avérée beaucoup plus difficile que celle des écouvillons nasaux inconfortables. Les concentrations du virus étaient simplement beaucoup plus faibles dans la salive que dans les échantillons prélevés au fond de la gorge.

Mais grâce aux recherches publiées dans Science Advances, les scientifiques ont découvert que CRISPR est capable d’isoler le virus d’une manière beaucoup plus efficace, permettant de repérer l’ARN viral dans les échantillons de salive – et ce, avec une grande précision. Lors des tests, l’équipe a découvert que son test basé sur CRISPR ne produisait pas de faux positifs lorsqu’il était associé à d’autres agents pathogènes.

Ott et son équipe testent actuellement un prototype qui pourrait être utilisé à domicile et dont le coût est inférieur à 10 dollars.

Les scientifiques chinois déclarent avoir trouvé une alternative plus sûre à l’outil CRISPR

Des chercheurs de l’Université de Pékin, en Chine, ont mis au point une nouvelle technologie d’édition des génomes. Ils pensent que cette technologie est prometteuse comme solution de remplacement de CRISPR pour lutter contre les maladies humaines.

Selon un article publié lundi dans la revue Nature Biotechnology, cette nouvelle technologie, LEAPER, qui signifie “leveraging endogenous ADAR for programmable editing of RNA”, fonctionne de manière similaire à CRISPR-Cas13, ciblant les molécules d’ARN par opposition à l’ADN comme le célèbre CRISPR-Cas9.

Mais alors que CRISPR-Cas13 s’appuie à la fois sur un guide ARN et sur l’enzyme Cas13 pour effectuer ses modifications sur l’ARN, le système LEAPER n’a besoin que d’un seul composant, appelé ADAR-recruiting RNAs (arRNAs). Cela rend le système “plus facilement livrable et moins susceptible d’entraîner des réponses immunitaires cellulaires indésirables”, ont déclaré les chercheurs au média chinois Caixin.

En ce qui concerne les utilisations potentielles de leur alternative CRISPR, le chercheur de Pékin Zhou Zhuo a déclaré à Caixin qu'”il existe des perspectives claires d’utilisation de cette technologie dans le traitement des maladies”.

En fait, lors de tests de cellules prélevées sur des personnes atteintes du syndrome de Hurler, une maladie génétique débilitante, LEAPER a pu corriger “des quantités suffisantes” de l’ARN muté des cellules, a déclaré à Caixin Ernst Wolvetang, généticien de l’Université du Queensland, qui n’a pas participé à cette recherche.

Cependant, la recherche n’en est encore qu’à ses débuts et ne fait que commencer à faire des essais sur des animaux – ce qui signifie que nous ne saurons pas avant un certain temps si LEAPER détrônera CRISPR en tant que technologie prééminente d’édition génétique.

The Global Times

* Adenosine Deaminase Acting on RNA (ADAR)

Des scientifiques ont créé un moyen de “supprimer” l’ADN dans les cellules vivantes

CRISPR-Cas9 est l’outil d’édition de gènes le plus avancé et le plus efficace que nous ayons. Ses utilisations, cependant, ont été largement limitées au silence des gènes codant les protéines dans l’ADN. Cela laisse de côté ce que l’on appelle la “matière noire” de l’ADN – l’ADN non codant qui couvre environ 99 pour cent de notre code génétique. Une étude publiée dans la revue PLOS Computational Biology pourrait bientôt changer cela.

La nouvelle technique, développée par une équipe de chercheurs dirigée par Carlos Pulido, est un pipeline logiciel appelé CRISPETa. Il est basé sur un outil révolutionnaire (qui utilise CRISPR-Cas9) appelé DECKO. L’outil a été récemment développé par le laboratoire Johson, et a été spécialement conçu pour retirer ces morceaux d’ADN non codant. DECKO emploie deux sgRNA (single guide RNA – ARN simple guide) comme « ciseaux moléculaires » qui coupent un morceau d’ADN. Bien que le concept puisse sembler simple, la conception des expériences de suppression à l’aide de DECKO a pris beaucoup de temps en raison de l’absence de logiciel pour créer les sgRNA requis.

C’est là que CRISPETa intervient. Les utilisateurs peuvent indiquer à CRISPETa quelle région de l’ADN ils souhaitent supprimer. Le logiciel génère alors une paire de sgRNA optimisés qui peuvent être utilisés directement pour cette expérience. Encore mieux, le logiciel peut développer des conceptions à grande échelle, ce qui permettrait également d’effectuer de futures expériences de dépistage.

« Nous espérons que ce nouvel outil permettra au plus grand nombre possible de chercheurs d’exploiter le pouvoir de suppression par CRISPR dans leurs recherches », a déclaré Pulido.

CRISPETa a déjà démontré sa capacité à supprimer efficacement les cibles souhaitées dans les cellules humaines. « En fin de compte, nous prévoyons que la suppression par CRISPR et d’autres outils d’ingénierie génomique conduisent à une révolution dans notre capacité à comprendre la base génomique de la maladie, en particulier dans les 99 % de l’ADN qui ne code pas de protéines », explique le chercheur Rory Johnson. Les effacements pourraient également être opérées dans des molécules d’ARN.

« Mis à part d’être utilisé comme un outil de recherche de base, CRISPR peut même être utilisé à l’avenir comme un puissant outil thérapeutique pour inverser les mutations causant des maladies », a ajouté Johnson. C’est la valeur sous-jacente de la recherche : le logiciel pourrait être utilisé pour développer des ciseaux CRISPR pour supprimer l’ADN non codant et suspecté de causer la maladie. À tout le moins, CRISPETa permettra d’améliorer notre compréhension de l’ADN non codant, ce qui pourrait conduire à la découverte de nouveaux gènes pathogènes, et à aider dans le développement de nouveaux médicaments potentiels pour les traiter et peut-être même éventuellement les guérir.

Traduction Thomas Jousse

Eurekalert, PLOS Computational Biology, Futurism

Pourquoi le système CRISPR/Cas9 est-il révolutionnaire ?

Si vous êtes un minimum intéressé par l’ingénierie de génomes, les thérapies géniques, ou tout simplement la biologie moléculaire, vous avez forcément entendu au moins une fois ce nom bizarre : CRISPR. Que se cache-t-il exactement derrière cet acronyme, et pourquoi une telle agitation autour de cette technologie ?

CRISPR, ou « Clustered regularly interspaced short palindromic repeats » en anglais, est une technologie récente que beaucoup imaginent tout droit sortie d’un film de science-fiction, ou échappée d’un laboratoire américain gardé top-secret, à base de virus très dangereux créés malencontreusement par des scientifiques un peu fous, et prête à envahir le monde.

Mais comme toujours, il n’en est rien…

CRISPR est un système naturel de défense immunitaire comme nous en possédons tous, bien qu’il soit issu des bactéries. Plus précisément, le type de CRISPR/Cas9 que presque tout le monde utilise est un système que la bactérie Streptococcus pyogenes utilise pour se défendre contre l’invasion des virus et des phages qui lui sont nocifs [1]. Et si vous vous demandiez pourquoi CRISPR est si efficace, vous oubliez probablement que CRISPR a été façonné pendant des millions d’années d’évolution avant que l’homme ne l’utilise à son avantage.

La première publication scientifique ayant rapporté l’existence de CRISPR date de 1987 [2]. A cette époque, personne n’avait la moindre idée de ce que les séquences répétées d’ADN présentes dans le génome des bactéries pouvaient bien être. Il faudra attendre l’année 2000 pour que le bactériologiste espagnol Francis Mojica donne le nom de « CRISPR » à ce système [3] dont la fonction immunitaire ne sera complètement élucidée qu’en 2007 [1]. Enfin, après de longues années passées à essayer de comprendre les mécanismes de fonctionnement de CRISPR, la française Emmanuelle Charpentier et l’américaine Jennifer Doudna démontrent en 2012 que CRISPR peut être manipulé pour être dirigé sur une séquence génomique cible prédéterminée en laboratoire [4]. Quelques mois plus tard le chinois Feng Zhang et le polonais Rudolf Jaenisch démontrent que CRISPR est utilisable chez la souris [5, 6]. Depuis, CRISPR a été utilisé successivement sur un très grand nombre d’espèces végétales et animales, sans jamais montrer la moindre faiblesse. L’histoire de CRISPR est un exemple typique de l’aboutissement du travail acharné et souvent isolé de chercheurs du monde entier (dont plusieurs français) dévoués à la recherche fondamentale, si souvent négligée financièrement et politiquement partout dans le monde [7, 8].

Mais alors, si CRISPR est un système naturel détourné par l’homme à son avantage, pourquoi un tel engouement ?

La réponse tient essentiellement dans le fait que l’arrivée de CRISPR correspond exactement à ce que nombre de personnes attendaient depuis bien longtemps : un système simple, efficace, et applicable à grande échelle pour manipuler le génome de façon contrôlée et précise. Ces trois caractéristiques ont fait de CRISPR une technologie « disruptive », c’est à dire changeant complètement la manière de procéder (à la modification de génomes dans notre cas).

La simplicité de CRISPR est un avantage qui lui a permis de dépasser les systèmes d’endonucléases précédents. A l’état naturel, le système comprend trois éléments :

  • L’enzyme Cas9, parfois surnommée ciseau moléculaire, qui coupe l’ADN.
  • L’ARN agissant en trans (tracrRNA), est un fragment d’ARN qui va guider Cas9 vers une séquence génomique déterminée. Ce « guide » contient une séquence complémentaire à la séquence génomique cible, avec laquelle il va s’hybrider.
  • L’ARN CRISPR (crRNA) est la base du guide à laquelle le tracrRNA se lie pour former un complexe avec Cas9.

Système naturel a 3 composants

Optimisation (2 composants)

CRISPR : un système simple et efficace à deux composants

Une des découvertes majeures de Doudna et Charpentier est le fait que les deux morceaux d’ARN peuvent être fusionnés en un seul élément, surnommé l’ARN simple guide (sgRNA), sans perdre son efficacité. Le système actuel ne comprend donc plus que deux éléments : l’enzyme Cas9 et l’ARN guide. Cette simplicité est un facteur essentiel dans le fait que CRISPR a largement et rapidement dépassé des technologies semblables, mais bien plus compliquées à acquérir, synthétiser et appliquer, telles que les nucléases à doigts de zinc (Zinc Finger Nucleases – ZFN en anglais) ou les nucléases proches des activateurs de transcription (Transcription activator-like effector nucleases – TALEN en anglais).

Un facteur non négligeable à la percée fulgurante de CRISPR vient aussi du fait que cette technologie a été intentionnellement mise à la portée de tout un chacun, notamment par la distribution à prix dérisoire de plasmides CRISPR par la société à but non lucratif Addgene. Ces plasmides CRISPR ont inondé les laboratoires du monde entier en un temps record ; un contraste total avec l’acquisition exclusive de la technologie ZFN par Sigma-Aldrich (pour un montant non divulgué) auprès de la compagnie de biotechnologie Sangamo, ou des brevets détenus par la société française Cellectis sur l’utilisation de TALEN.

L’efficacité de CRISPR est aussi un avantage sans précèdent. Au jour d’aujourd’hui, il n’existe aucun organisme vivant sur lequel CRISPR a été testé, et qui ait échoué. Bien entendu cela inclut la souris et le rat de laboratoire, mais aussi des espèces plus proches de l’homme comme le singe [9], ou plus exotique comme l’Axolotl, une salamandre qui possède la capacité incroyable de régénérer ses membres [10]. Enfin, placé dans les mêmes conditions de test, CRISPR se révèle bien souvent plus efficace que TALEN ou ZFN [11]. CRISPR est capable de modifier quasi instantanément une seule base parmi les près de 3 milliards que contiennent chacune de nos cellules dans notre ADN. La puissance de CRISPR est ainsi comparable à celle d’un système de correction automatique d’orthographe capable d’identifier et corriger une seule lettre erronée dans une encyclopédie de trente volumes.

L’applicabilité de la technologie CRISPR semble en outre n’être sans autre limite que l’imagination de ceux qui l’utilisent. Bien entendu la capacité de manipuler les génomes à volonté est une donnée qui crée autant de craintes et scepticisme pour certains, que d’enthousiasme et passion pour d’autres. L’ascension fulgurante de CRISPR s’est faite dans des domaines aussi variés que la création de modèles animaux des maladies humaines, les thérapies géniques pour vaincre des maladies telles que la mucoviscidose [12] ou le virus du SIDA [13], la production de produits biologiques [14], le développement de plantes résistantes aux parasites [15], la lutte contre la résistance aux antibiotiques [16], ou l’éradication de virus tropicaux mortels tel que le virus Zika ou la Dengue [17].

Mais bien entendu, le pouvoir presque magique attribué à CRISPR a pour but ultime la manipulation du génome humain. Et c’est bien là tout l’enjeu de CRISPR. Comme n’importe quelle baguette magique, tout dépend non pas de la baguette en elle-même, mais plutôt de quelles mains tiennent la baguette, et pour en faire quoi. Il est très facile d’imaginer que la manipulation d’embryons humains à des fins personnelles soit très bientôt au rendez-vous. En effet, alors que deux équipes chinoises ont récemment rapporté avoir manipulé des embryons humains [18, 19] avec CRISPR (ce qui est interdit en France), les pionniers et pontes de la technologie se sont immédiatement réunis pour appeler à un moratoire visant à interdire de telles pratiques, invoquant le manque de recul face à une technologie aussi jeune, et un manque d’études sur les effets mutagènes indésirables potentiels de CRISPR [20]. Mais à y regarder de plus près, et en essayant de ne pas tomber dans l’hystérie provoquée par la vision d’un monde où les parents pourraient créer des bébés sur-mesure et à la carte, le temps est très certainement venu pour les gouvernements et autres organismes législatifs et comités d’éthique de plancher sur l’avenir de CRISPR. Et s’il s’avère que des mesures coercitives ou restrictives venaient à être mises en place, il faudra soigneusement penser à ne pas jeter le bébé avec l’eau du bain. Aux Etats-Unis les couples américains n’utilisent-ils pas déjà la FIV pour choisir le sexe et la couleur des yeux de leurs enfants ? Ceci n’a absolument rien à voir avec CRISPR, et est pourtant pratiqué au pays de l’Oncle Sam. Et si de telles pratiques peuvent nous paraître effrayantes, qu’en est-il de l’espoir suscité par l’utilisation de CRISPR suite à un test prénatal pour éradiquer les mutations génétiques à l’origine de maladies infantiles profondément handicapantes, douloureuses, et souvent mortelles ? D’ailleurs, sans même parler de l’embryon humain, que doit décider le législateur face au développement d’une technique permettant l’acquisition d’un trait génétique chez 100% des individus en une seule génération [21]? Doit-on y voir la fin potentielle de virus mortels en créant des moustiques résistants, ou au contraire doit-on envisager la fin de la diversité génétique (et donc de la biodiversité des écosystèmes) par « genetic drift » ?

Il va falloir bien du courage aux décideurs, car si leurs lois, amendements, décrets et autres recommandations connaitront les limites géographiques de leurs circonscriptions, CRISPR ne connaît, lui, aucune frontière. Ainsi, les premiers essais cliniques utilisant la technologie CRISPR ont déjà commencé en Chine [22], en ne sauraient tarder aux Etats-Unis.

A bien y regarder, et au-delà des craintes ou aspirations exprimées, il semble que CRISPR ne fasse qu’exacerber les qualités et défauts de l’être humain. Mais jusqu’à maintenant, CRISPR ne l’a fait qu’à de rares occasions par sa fonction première : la manipulation de génomes. Au contraire, CRISPR s’est jusqu’ici beaucoup illustré par les batailles juridiques sanglantes de ceux qui veulent en détenir les brevets [23], et qui sont essentiellement les institutions accueillant les pionniers de CRISPR, repoussant (jusqu’à quand ?) leur adoubement par une nomination méritée au prix Nobel de médicine. Et dans la course effrénée à la gloire scientifique et la célébrité, certains ont voulu nous faire croire qu’un nouveau système basé sur le microorganisme « Argonaute » allait même dépasser CRISPR [24]. Il n’en fut rien. Ni Argonautes ni astronautes n’atterrirent sur la lune, et la controverse s’en mêla lorsque qu’aucun laboratoire au monde ne parvint à reproduire les résultats imputés à l’Argonaute… [25, 26]

Dans notre laboratoire, CRISPR est arrivé en trombe et a littéralement changé la vie de tout le monde. Et ce fut un bien ! Trente ans après sa découverte, CRISPR nous a permis de produire des souris modélisant le syndrome FoxG1 (une maladie génétique très rare) en un temps record, et à prix minimum. Cela nous a aussi permis de donner espoir aux généreux donateurs qui se battent tous les jours pour financer ce projet par leurs dons, et aux familles affectées par cette maladie, ainsi qu’à leurs proches.

CRISPR est une vraie révolution qui n’a que l’intérêt qu’on voudra bien lui donner…

Pour en savoir plus…

Delerue F & Ittner LM

Genome Editing in Mice Using CRISPR/Cas9: Achievements and Prospects

Cloning and Transgenesis. 2015, 4:135 doi:10.4172/2168- 9849.1000135

Notes :

  1. Barrangou R, Fremaux C, Deveau H, Richards M, Boyaval P, Moineau S, et al. CRISPR provides acquired resistance against viruses in prokaryotes. Science. 2007;315(5819):1709-12. doi: 10.1126/science.1138140. PubMed PMID: 17379808.
  2. Ishino Y, Shinagawa H, Makino K, Amemura M, Nakata A. Nucleotide sequence of the iap gene, responsible for alkaline phosphatase isozyme conversion in Escherichia coli, and identification of the gene product. J Bacteriol. 1987;169(12):5429-33. PubMed PMID: 3316184; PubMed Central PMCID: PMCPMC213968.
  3. Mojica FJ, Rodriguez-Valera F. The discovery of CRISPR in archaea and bacteria. FEBS J. 2016;283(17):3162-9. doi: 10.1111/febs.13766. PubMed PMID: 27234458.
  4. Jinek M, Chylinski K, Fonfara I, Hauer M, Doudna JA, Charpentier E. A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science. 2012;337(6096):816-21. doi: 10.1126/science.1225829. PubMed PMID: 22745249.
  5. Wang H, Yang H, Shivalila CS, Dawlaty MM, Cheng AW, Zhang F, et al. One-step generation of mice carrying mutations in multiple genes by CRISPR/Cas-mediated genome engineering. Cell. 2013;153(4):910-8. doi: 10.1016/j.cell.2013.04.025. PubMed PMID: 23643243; PubMed Central PMCID: PMCPMC3969854.
  6. Yang H, Wang H, Shivalila CS, Cheng AW, Shi L, Jaenisch R. One-step generation of mice carrying reporter and conditional alleles by CRISPR/Cas-mediated genome engineering. Cell. 2013;154(6):1370-9. doi: 10.1016/j.cell.2013.08.022. PubMed PMID: 23992847; PubMed Central PMCID: PMCPMC3961003.
  7. Lander ES. The Heroes of CRISPR. Cell. 2016;164(1-2):18-28. doi: 10.1016/j.cell.2015.12.041. PubMed PMID: 26771483.
  8. Ledford H. The unsung heroes of CRISPR. Nature. 2016;535(7612):342-4. doi: 10.1038/535342a. PubMed PMID: 27443723.
  9. Niu Y, Shen B, Cui Y, Chen Y, Wang J, Wang L, et al. Generation of gene-modified cynomolgus monkey via Cas9/RNA-mediated gene targeting in one-cell embryos. Cell. 2014;156(4):836-43. doi: 10.1016/j.cell.2014.01.027. PubMed PMID: 24486104.
  10. Fei JF, Schuez M, Tazaki A, Taniguchi Y, Roensch K, Tanaka EM. CRISPR-mediated genomic deletion of Sox2 in the axolotl shows a requirement in spinal cord neural stem cell amplification during tail regeneration. Stem Cell Reports. 2014;3(3):444-59. doi: 10.1016/j.stemcr.2014.06.018. PubMed PMID: 25241743; PubMed Central PMCID: PMCPMC4266004.
  11. Yasue A, Mitsui SN, Watanabe T, Sakuma T, Oyadomari S, Yamamoto T, et al. Highly efficient targeted mutagenesis in one-cell mouse embryos mediated by the TALEN and CRISPR/Cas systems. Sci Rep. 2014;4:5705. doi: 10.1038/srep05705. PubMed PMID: 25027812; PubMed Central PMCID: PMCPMC4099983.
  12. Schwank G, Koo BK, Sasselli V, Dekkers JF, Heo I, Demircan T, et al. Functional repair of CFTR by CRISPR/Cas9 in intestinal stem cell organoids of cystic fibrosis patients. Cell Stem Cell. 2013;13(6):653-8. doi: 10.1016/j.stem.2013.11.002. PubMed PMID: 24315439.
  13. Hu W, Kaminski R, Yang F, Zhang Y, Cosentino L, Li F, et al. RNA-directed gene editing specifically eradicates latent and prevents new HIV-1 infection. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014;111(31):11461-6. doi: 10.1073/pnas.1405186111. PubMed PMID: 25049410; PubMed Central PMCID: PMCPMC4128125.
  14. Peng J, Wang Y, Jiang J, Zhou X, Song L, Wang L, et al. Production of Human Albumin in Pigs Through CRISPR/Cas9-Mediated Knockin of Human cDNA into Swine Albumin Locus in the Zygotes. Sci Rep. 2015;5:16705. doi: 10.1038/srep16705. PubMed PMID: 26560187; PubMed Central PMCID: PMCPMC4642324.
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Fabien Delerue
Chercheur à l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) à Sydney, en Australie. Dr Delerue a plus de 20 ans d’expérience dans le domaine de la modélisation animale des pathologies humaines. Il a débuté sa carrière au laboratoire de Neurosciences Cognitives (Bordeaux, France) avant de passer 5 ans dans le laboratoire pharmaceutique Hoffmann-La Roche, à Bâle en Suisse. C’est là qu’il est devenu expert en expérimentation préclinique in-vivo, étant responsable de la mise en place de nouveaux modèles comportementaux de pathologies telles que la maladie d’Alzheimer, de Parkinson, mais aussi des formes de dépression et schizophrénie. En 2007, Dr Delerue quitte le département « Système Nerveux Central » de Roche pour établir une unité de transgénèse au sein du laboratoire sur les maladies d’Alzheimer et de Parkinson (à l’Institut sur le Cerveau et la Cognition – Université de Sydney). Les recherches entreprises par le Dr Delerue se focalisent sur la production et la caractérisation de nouveaux modèles animaux transgéniques, les maladies neuro-dégénératives, les maladies génétiques rares, l’ingénierie de génomes, et les thérapies géniques. Il est membre de la Société Internationale des Technologies de Transgénèse (ISTT), directeur d’une Unité de Transgénèse Animale (TAU), et enseigne à l’Université dans le cadre d’une Unité de recherche sur les maladies mentales (DRU).

Les scientifiques sont proches de réécrire le code génétique de la vie

embryon cloné

par Philip Perry pour Big Think

La plupart d’entre nous apprécions l’idée de posséder des super pouvoirs. Bien que nous ne possèderons probablement jamais la force de Superman, nous pourrions être plus forts, plus rapides, ou encore plus beaux, avec un contrôle total sur notre génome, ou la constitution génétique. Que diriez-vous d’être résistants aux maladies, à l’obésité, ou encore de ralentir les processus de vieillissement ? Cela sera peut-être possible dans les décennies à venir, puisque les généticiens s’approchent de plus en plus, non pas de la possibilité de juste changer ou remplacer des gènes, mais bien de réécrire des génomes entiers. Vous pensez que cela reste du domaine de la science fiction ? Et pourtant, imaginez que les généticiens d’Harvard ont récemment recodé le génome d’une bactérie Escherichia coli de synthèse ! L’étude a été conduite par le Professeur George Church et son équipe.

La recherche a été publiée sur Science

Les chercheurs ont remplacé 62 214 paires de base d’ADN. La manipulation a consisté à recréer l’ADN à partir de zéro. A l’heure où nous parlons, ils n’ont pas encore ranimé la bactérie. Ce qui paraissait inconcevable il y a encore quelques années est aujourd’hui possible. C’est le tout premier génome synthétique jamais assemblé, et il a été salué comme le plus grand aboutissement dans le domaine extrêmement complexe de l’ingénierie génétique à ce jour.

Grâce à cette technique, nous pourrions créer toutes les formes de vie que nous voulons, reprogrammer des organismes, et même créer des protéines de synthèse et d’autres composés. L’ingénieur du MIT, Peter Carr, a déclaré au journal Science que « ce n’est pas simple, mais nous pouvons créer la vie à toutes les échelles ». Rappelons qu’il n’a pas participé au projet.

Mais alors, en quoi consiste exactement le fait qu’ils ont réécrit un génome ?

L’ADN est constitué de 4 nucléobases qui s’assemblent par paires, A (adénine) avec T (thymine), C (cytosine) avec G (guanine). Cet assemblage crée un brin qui se présente sous la forme d’une double hélice, appelé ARN.

Nucléobases : Photo by Difference DNA_RNA-DE.svg: Sponk (talk)translation: Sponk (talk) – chemical structures of nucleobases by Roland1952, CC BY-SA 3.0

Chaque combinaison correspond à un certain acide aminé, composants principaux des cellules. La cellule lit les combinaisons de nucléobases pour savoir quel acide aminé produire. Il n’existe que 64 combinaisons possibles. Lorsqu’on associe trois acides aminés ensemble – on parle alors de codon –, cela forme un acide aminé particulier. Il en existe au total 20 différents. Par exemple, l’association C-G-C donne l’acide aminé appelé proline. C-C-C produit également de la proline. Il existe donc des recouvrements. De ce fait, les généticiens peuvent effacer des gènes redondants sans que cela n’affecte le développement de l’organisme.

C’est ce que les généticiens d’Harvard ont fait dans le cas qui nous intéresse. Ils ont « édité » la zone de recouvrement. Les scientifiques ont enlevé sept types de 64 codons parmi 3548 gènes. Plutôt que de lire le génome gène après gène, les chercheurs ont utilisé des machines capables de synthétiser des segments entiers d’ARN effacé, chaque segment contenant de nombreuses altérations. Puis ils ont inséré ces segments dans l’ADN d’E. coli, un par un, en faisant attention de ne pas induire des modifications qui pourraient être fatales à la cellule. Jusqu’ici, 63% des gènes recodés ont été testés. Seulement quelques uns ont engendré des problèmes dans la cellule. Les chercheurs ont encore quelques années d’expérimentations et de tests devant eux. Cependant, les généticiens s’émerveillent devant la malléabilité du génome.

Bactéries

A court terme, les scientifiques sont enthousiastes à l’idée de créer une bactérie qui serait invulnérable face aux virus. Habituellement, un virus infecte une cellule vivante en insérant son propre ADN dans le génome de l’hôte. Le virus peut ainsi se répliquer. Les Organismes Génétiquement Recodés (GRO) possèderaient un génome tellement différent que le virus ne serait plus capable de lire ce dernier, et ne pourraient donc pas insérer leur ADN. Ils seraient alors dans l’incapacité de se répliquer.

Les GRO pourraient également être utilisés dans l’industrie. En réécrivant le code génétique d’une bactérie, cela permettrait de modifier le type de protéine que cette dernière produirait. Les bactéries de synthèse deviendraient des usines vivantes, programmées pour produire tous les acides aminés souhaités. Ces derniers produiraient en série la génération suivante de matériaux de synthèse, comme par exemple des médicaments. De telles bactéries de synthèse pourraient devenir des sujets d’expérimentation fiables pour la recherche scientifique du futur.

Les expérimentations du Professeur Church ont été controversées dans le passé. Parmi de nombreuses interrogations réside le problème de vérifier si cette technique est 100% fiable ou pas. L’inquiétude porte sur le fait que les bactéries recodées/reprogrammées pourraient produire une toxine. Etant donné qu’elles seraient résistantes aux virus, elles possèderaient un avantage sur d’autres organismes en compétition dans l’environnement. Si cela devait arrivé et que les bactéries soient libérées dans la nature, cela pourrait engendrer une catastrophe écologique ou même causer la prochaine épidémie de masse. Pour rassurer sur ce sujet, Church et ses collègues ont mis en place des mesures de sécurité sur le système.

Modèle de génome humain

Les bactéries doivent être nourries avec un nutriment spécial sinon elles meurent. A moins qu’elles ne trouvent par elles-mêmes ce nutriment dans la nature, ce qui, selon Church, a très peu de chance d’arriver, elles ne pourraient pas survivre. Un autre moyen de sureté intégré est d’ériger une barrière qui empêche les bactéries de s’accoupler ou de se reproduire hors du laboratoire. Mais d’autres experts se demandent à quel point ce moyen de sureté intégré est incontournable. Carr affirme qu’au lieu de discuter sur le caractère infaillible de ces moyens, nous devrions évaluer cela en terme de risques.

L’étape suivante consiste à conduire d’autres tests sur les gènes artificiels qui seront créés. Ensuite, Church et ses collègues prendront le même génome et produiront un organisme entièrement nouveau avec ce matériel génétique. Compte tenu du fait que l’ADN est le plan de base de n’importe quelle forme de vie sur Terre, être capable de réécrire ce dernier pourrait donner aux Hommes un pouvoir sur la vie proche de celui des dieux. Cette aptitude est peut-être à des décennies de nous. Même si, combiné avec l’édition du gène et la modification génétique, et l’idée d’une race de surhommes, ce n’est pas en dehors du domaine du possible.

Vous souhaitez écouter le Dr. Church vous parlez lui-même de ce projet ? Cliquez ici.

traduction Virginie Bouetel

Big Think

 

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Utilisation de la lumière pour contrôler l’édition du génome

Des scientifiques ont découvert que l’on peut contrôler le décryptage des gènes avec de la lumière

Le système CRISPR a complètement révolutionné le décryptage génétique, permettant aux scientifiques de manipuler ces gènes de manière inédite. Les chercheurs ont proposé de nouvelles approches en faisant des progrès dans l’altération d’ADN avec une précision jamais observée jusqu’ici.

Aujourd’hui, une autre équipe de chercheurs a développé une nouvelle technique qui offre une manipulation précise de l’endroit et du moment où les gènes doivent être ciblés, en utilisant l’énergie lumineuse.

Comme l’explique MIT News, CRISPR s’appuie sur un complexe de décryptage génétique composé de Cas9, un enzyme capable de couper l’ADN, et un court brin d’ARN qui dirige cet enzyme vers une zone spécifique du génome. Précédemment, les chercheurs altéraient l’enzyme Cas9 afin que cette dernière ne commence à couper que lorsqu’elle était exposée à certaines longueurs d’ondes lumineuses.

L’approche du MIT est un peu plus visionnaire. Au lieu de programmer Cas9 pour qu’elle soit sensible à la lumière, c’est l’ARN qui joue ce rôle. De cette manière, il serait plus simple de « libérer ces brins modifiés d’ARN plutôt que de programmer des cellules cibles pour qu’elles produisent des enzymes Cas9 sensibles à la lumière » affirme Sangeeta Bhatia, auteur principal de cet article. Pour ce faire, l’équipe a créé des « protecteurs » constitués de séquences d’ADN possédant des liens clivables par l’action de la lumière le long de leur séquence dans son ensemble. Ces brins d’ADN peuvent être faits sur-mesure de manière à ce qu’ils se lient à des séquences guidant divers ARN, formant un complexe évitant que le brin-guide s’associe à sa cible dans le génome.

Cette étude, publiée dans le journal Angewandte Chemie a pour résultat un système répondant aux UV. Et cette découverte pourrait, à son tour, aider les scientifiques à étudier en détail le timing/moment précis des événements qui ont lieu dans les cellules – fournissant éventuellement un moyen, à l’avenir plus ciblé, pour désactiver les gènes impliqués dans le développement de cancer dans les cellules tumorales. « L’avantage d’ajouter des interrupteurs en tout genre est de pouvoir contrôler précisément l’activation dans l’espace et dans le temps » a déclaré Bhatia.

Traduction Virginie Bouetel

MIT News – School of Engineering, Wiley Online Library, International Business Times