La guerre post-humaniste 2 : Géopolitique du génome

La prolifération de nouveaux éléments nous pousse à prolonger notre dossier du numéro précédent, à propos des initiatives dans la modification génétique à l’international.

Actualités touchant le génome

Les CAR-T cells permettent de traiter certains cancers du sang en modifiant génétiquement les cellules du patient. Le CAR (Chimeric Antigen Receptor) est un récepteur antigénique chimérique que l’on intègre par modification génétique aux cellules immunitaires du patient (les lymphocytes T) afin qu’elles identifient et attaquent les cellules tumorales. Ce ne serait ni plus ni moins « la découverte de l’année », selon la puissante association américaine de cancérologie ASCO. Selon les premiers résultats, le taux de rémission est de 83 % pour les patients traités au CAR-T cells contre environ 15 % pour les autres enfants et adultes jusqu’à 25 ans atteints de leucémie aiguë réfractaire. Dans le cas de patients atteints d’un lymphome diffus à grandes cellules B réfractaire, une rémission complète ne toucherait que 5 à 10 % des individus traités avec une chimiothérapie conventionnelle contre 40 % de rémission complète 15 mois après le traitement par CAR-T. Les deux hôpitaux parisiens Saint-Louis et Robert-Debré seront les premiers labellisés « centres experts pour le traitement par cellules CAR-T » en Europe. Toujours en France, l’Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé (ANSM) a délivré aux laboratoires américains, Gilead Sciences et Kite (sa filiale axée sur la thérapie cellulaire autologue T), et au groupe pharmaceutique suisse Novartis des autorisations temporaires d’utilisation (ATU) de ces traitements, nécessaires avant une possible autorisation de mise sur le marché (AMM).

Le laboratoire pharmaceutique Glaxosmithkline ou GSK (l’un des plus gros au monde) a annoncé le rachat des données génétiques de 5 millions de clients au spécialiste US de l’analyse génétique 23andMe (un des plus grands fabricants de tests ADN à domicile) pour un coût de 300 M$. Ces clients ont transmis leur salive à la société pour en savoir plus sur leur ADN, leur ascendance et ainsi obtenir des rapports de santé personnalisés. GSK a racheté toutes ces informations pour leurs études pharmaceutiques. Plus de 5 millions de personnes ont envoyé un échantillon de salive en échange d’informations, notamment sur leur risque de développer un cancer du sein.

Avec la manipulation génétique, une équipe de scientifiques de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) a réussi à transférer la mémoire d’un escargot de mer à un autre, le 14 mai dernier. L’expérience, décrite dans la revue scientifique eNeuro, consiste à stimuler la mémoire des escargots grâce à une sensibilisation par faible choc électrique sur la queue. En provoquant leur réflexe défensif de contraction de la queue, les escargots « entraînés » après 24 h, contractent ce membre pendant cinquante secondes contre une seconde pour les « non entraînés ». L’ARN (acide nucléique essentiel dans le transport du message génétique et la synthèse des protéines) du système nerveux des escargots entraînés est ensuite extrait pour l’injecter dans les spécimens non entraînés. Vingt-quatre heures plus tard, ces derniers avaient le même réflexe de défense que les escargots ayant subi des chocs électriques. À terme, les chercheurs espèrent transférer la mémoire d’un humain à un autre. Une expérience qui fait penser à celle réalisée fin 2017, où le collectif OpenWorms avait entrepris d’analyser minutieusement le cerveau du ver Caenorhabditis elegans pour le reproduire virtuellement et le télécharger dans un robot Lego. Résultat : sans aucune programmation, le cerveau virtuel a pris le contrôle du robot, qui s’est comporté comme l’animal et a même réagi à la simulation des capteurs de nourriture destinés au ver.

La guerre post-humaniste

Les ciseaux moléculaires CRISPR et la course à la modification génétique

Actuellement, un nouveau projet international est en cours pour réécrire entièrement le génome humain. Le séquençage du génome, qui consiste à identifier tous les gènes de notre espèce, avait déjà pris 13 années. L’objectif de ce nouveau programme nommé Recode est de créer un génome 100 % synthétique. Si l’objectif reste généralement thérapeutique dans un premier temps, se posent toujours des questions éthiques, à différents niveaux selon les espaces civilisationnels [cf. Géopolitique Profonde n° 6].

Réécrire un génome, c’est une sorte de formatage ou de remise à zéro des gènes humains. Le qualificatif de « modifié génétiquement » se réfère à des plantes et des animaux qui ont été modifiés d’une manière qui ne serait pas apparue naturellement à travers l’évolution, comme le transfert d’un gène d’une espèce à une autre pour doter l’organisme d’un nouveau caractère (résistance aux parasites ou une tolérance accrue à la sécheresse). L’entreprise biopharmaceutique Cellectis a par exemple créé son outil d’édition de génome appelé TALEN en association avec l’Institut Wyss de Harvard pour couper l’ADN, ôter, coller, modifier toutes les mutations, tous les défauts ou toutes les particularités acquises au cours de milliers d’années d’évolution.

Pour l’exemple, l’agence militaire étasunienne DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) et le ô grand milliardaire philanthrope Bill Gates auraient investi 100 M$ dans le « forçage génétique ». Cette technique de manipulation génétique a pour but de modifier un gène pour qu’il soit ensuite rapidement transmissible à toute une espèce animale ou végétale. Ceci pourrait, par exemple, limiter la capacité de reproduction d’une espèce, la rendre plus sensible ou insensible à une maladie ou à un produit chimique. Des expérimentations pourraient se dérouler en Australie, en Nouvelle-Zélande, au Burkina Faso, en Ouganda, au Mali et au Ghana. La Fondation Bill & Melinda Gates aurait au passage également consacré 1,6 M$ en lobbying via la société Emerging A.G pour promouvoir cette expérimentation.

Aujourd’hui, ce sont les technologies d’édition de gènes CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) qui sont les plus médiatisées. Elles permettent d’introduire de nouveaux caractères en réécrivant directement le code génétique de la cible (végétaux, animaux, humains). Dans l’agriculture, cela présente l’avantage d’être plus rapide et plus précis que la culture conventionnelle (sélection des plantes), tout en étant moins controversé que les techniques OGM. En 2012, l’outil d’édition génique CRISPR-Cas9 émerge de la collaboration des chercheuses française Emmanuelle Charpentier et américaine Jennifer Doudna avec la publication de leurs recherches à l’Université de Californie à Berkeley.

CRISPR se traduit littéralement par « Courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées ». Il s’agit de famille de séquences répétées dans l’ADN. Le deuxième terme Cas9, quant à lui, renvoie à l’endonucléase, une enzyme capable de couper les deux brins de l’hélice d’ADN. En combinant les deux, on obtient les « ciseaux moléculaires » CRISPR-Cas9 qui permettent d’éditer le génome, de couper l’ADN, d’inactiver des gènes ou d’en introduire. Ses applications peuvent être plurielles dans la recherche fondamentale, la médecine et la biotechnologie. La simplicité de cette technique et son bas coût peuvent amener à des dérives multiples, dans la manipulation d’embryons par exemple.

Contrairement aux deux méthodes de coupures d’ADN 1) des protéines TALEN (Transcription activator-like effector nucleases – nucléases effectrices de type activateur de transcription) et 2) des nucléases à doigt de zinc — le ciblage de l’ADN par le procédé CRISPR-Cas9 est plus direct et ne requiert pas de modification de la protéine, mais seulement de l’ARN guide. De nombreuses sociétés investissent dans la recherche sur ce nouvel outil d’altération génétique.

Le US Patent and Trademark Office (USPTO – Bureau américain des brevets et des marques de commerce) a accordé deux nouveaux brevets CRISPR à l’Université de Californie à Berkeley. En 2017, l’instance a accordé à Feng Zhang et à son équipe du Broad Institute of Harvard et du MIT un autre brevet convoité pour utiliser l’outil CRISPR-Cas9 dans l’édition d’ADN de mammifères : il y a une bataille juridique pour déterminer lequel des scientifiques devient propriétaire, car l’équipe de Jennifer Doudna a fait appel de cette décision. Ce 10 septembre 2018, la Cour d’appel des États-Unis a confirmé cette dernière décision du USPTO. Le brevet donne à un inventeur la propriété légale de son invention ou découverte. Il est le seul à pouvoir donner l’autorisation à quiconque voulant utiliser son idée et collecter l’argent de l’octroi de la licence.

Deux sociétés américaines, Indoor Technologies et Felix Pets, se font concurrence pour modifier génétiquement des embryons de chats afin de les rendre hypoallergéniques, c’est-à-dire qu’il ne présenteraient plus le gène qui provoque des allergies aux humains. Des brevets ont été déposés en 2016 pour utiliser le Crispr-Cas9 pour couper le gène bien identifié qui provoque l’allergie, la protéine Fel d 1.

L’américain Sangamo Therapeutics a testé un procédé d’édition du génome in vivo destiné à lutter contre le rare syndrome de Hunter (maladie génétique lysosomale) sur quatre personnes. Les premiers résultats non réussis de son essai clinique ont été publiés. Les médecins ont utilisé les nucléases à doigt de zinc en tant que ciseau moléculaire et non CRISPR.

L’utilisation de CRISPR sur l’Homme est plus compliquée à tester en raison des réflexions éthiques que le procédé suscite. Les premiers essais cliniques utilisant CRISPR sur l’être humain ont débuté rapidement, avec un recul encore probablement insuffisant. En 2017, des scientifiques américains de l’Oregon Health & Science University ont franchi un cap en déclarant utiliser cette technologie pour éditer des embryons humains après deux ans d’attente pour l’autorisation éthique de leurs expériences. L’hôpital de l’Université de Pennsylvanie et l’agence US de régulation Food and Drug Administration (FDA) ont mis tout autant de temps à obtenir le feu vert pour tester une thérapie basée sur CRISPR sur 18 patients cancéreux. La société CRISPR Therapeutics de Cambridge (Massachusetts) aimerait aussi démarrer des essais cliniques de phase I en utilisant CRISPR pour traiter des patients atteints du trouble bêta-thalassémies (maladie génétique de l’hémoglobine). L’américain Editas Medicine doit également lancer sous peu un essai clinique utilisant la technique CRISPR pour traiter une forme rare de cécité.

Au vu des ralentissements prudents de la FDA à propos des essais cliniques sur l’Homme sur le sol américain depuis mai 2018, un premier essai clinique utilisant CRISPR-Cas9 chez l’homme a été lancé à l’hôpital de Ratisbonne (Allemagne). Deux sociétés US, Vertex Pharmaceuticals et CRISPR Therapeutics, se sont associées pour développer le traitement expérimental CTX001. L’essai clinique (phase 1/2) compte douze adultes atteints de bêta-thalassémie (maladie génétique de l’hémoglobine) pour prélèvement de leurs cellules sanguines, traitement in vitro et réinjection. C’est la course aux essais cliniques.

Chez les Britanniques, l’organisme de bienfaisance indépendant basé à Londres Nuffield Council on Bioethics (NCB) a pondu un rapport sur les problèmes sociaux et éthiques liés à l’édition et à la reproduction du génome humain. Le bienfaiteur autoproclamé a pour habitude d’analyser les questions éthiques en biologie et en médecine. Selon sa récente étude, l’édition d’embryons, de spermatozoïdes et des ovules humains est « moralement acceptable» sous la condition que « la modification ne compromette pas le bien-être de l’individu en devenir (la personne issue de l’embryon qui aura subi une édition génétique) ou que cela n’augmente pas le désavantage, la discrimination ou la division dans la société ».

Au Japon, les autorités étudient une autorisation prochaine de la recherche fondamentale sur les modifications génétiques des embryons humains (avec l’outil CRISPR-Cas9), dans le cadre de la recherche sur les traitements de procréation assistée. La validation de la directive est prévue d’ici avril 2019 après consultation de la population. Les embryons altérés seront ceux issus de fécondation in vitro non utilisés. Il sera interdit de les réimplanter dans l’utérus de femmes après modification. Nous voilà rassurés.

La Chine lance également des programmes de thérapie génique d’envergure internationale. La belliciste banque Goldman Sachs juge que « la Chine bat les États-Unis dans la course aux armements géniques ». Dès 2013, les scientifiques chinois ont utilisé CRISPR sur l’ADN humain, et en avril 2015, ils ont modifié directement sur des embryons un gène responsable d’une maladie du sang. Les embryons non viables n’ont pas survécu, mais la polémique a marqué les esprits. Les scientifiques du pays ont modifié génétiquement les cellules d’au moins 86 patients atteints du cancer et du VIH dans le pays en utilisant la technologie CRISPR-Cas9.

La course scientifique entre les deux superpuissances asiatique et nord-américaine est tellement intense qu’elle est qualifiée de « Spoutnik 2.0 » en référence à la concurrence spatiale opposant l’URSS et les USA durant la Guerre froide. L’École de Guerre économique a relevé qu’une équipe chinoise a fait naître des chiens de race beagles en supprimant le gène de la myostatine (protéine qui inhibe la croissance musculaire). En conséquence, les animaux sont nés avec une masse musculaire doublée par rapport à celle habituellement admise. On imagine très bien les perspectives sur l’Homme.

Contrebalançant l’enthousiasme entourant toutes ces nouvelles techniques, des scientifiques du Centre Wellcome Sanger ont récemment établi dans la revue Nature Biotechnology que l’édition de gènes CRISPR-Cas9 produit des altérations voire des suppressions dangereuses d’ADN dans les cellules de souris et d’homme. D’autres études récentes publiées dans Nature Medicine montrent que la modification des génomes avec CRISPR-Cas9 pourrait augmenter le risque que les cellules altérées déclenchent un cancer (des ovaires, du côlon, du rectum ou de l’œsophage). Des chercheurs de l’Institut suédois Karolinska et, séparément, de Novartis ont constaté que les cellules dont les génomes sont édités avec succès par CRISPR-Cas9 ont le potentiel d’ensemencer des tumeurs à l’intérieur d’un patient. Les deux études se concentrent sur le gène p53 qui joue un rôle majeur dans la prévention des tumeurs en détruisant des cellules avec de l’ADN endommagé. Selon des recherches antérieures, la plupart des tumeurs humaines ne peuvent tout simplement pas se former si la cellule p53 fonctionne correctement. Si elle est dysfonctionnelle, le risque de cancers pourrait être plus élevé. Malheureusement, p53 est aussi une sorte de défense naturelle contre les modifications du génome faites par CRISPR-Cas9. Lorsque les chercheurs utilisent ces ciseaux moléculaires pour couper et remplacer un peu d’ADN, p53 passe à l’action, provoquant l’autodestruction des cellules éditées. Cela rend l’édition CRISPR essentiellement théorique, ce qui pourrait expliquer pourquoi la méthode ne serait pas si efficace.

La version CRISPR-Cas12 serait encore plus précise et spécifique que le Cas9, qui ne reconnaît que 2 ou 3 nucléotides pour se fixer solidement à l’ADN. CRISPR-Cas12 « agit plus comme un velcro, en multipliant les liaisons faibles. Tous les nucléotides de la séquence génétique doivent être reconnus pour qu’une fixation solide se fasse ». Une utilisation généralisée de ce procédé devrait être prochainement mise en place.

Franck Pengam
Extrait de Géopolitique Profonde n°7 – Septembre-Octobre 2018

UC Berkeley finalise une victoire avec deux brevets CRISPR

Il y a eu une bataille juridique pour déterminer lequel des scientifiques dont la recherche a mené à la découverte de CRISPR devient propriétaire (et collecter de l’argent de l’octroi de licence).

Le US Patent and Trademark Office (USPTO) vient de décider d’accorder non pas un, mais deux nouveaux brevets CRISPR à UC Berkeley, la maison de la biochimiste Jennifer Doudna, que beaucoup considèrent comme l’inventrice de la méthode CRISPR.

Un brevet confère à un inventeur la propriété légale de son invention ou découverte unique. Si quelqu’un d’autre veut utiliser cette invention, il doit obtenir le feu vert du propriétaire du brevet, et doit généralement payer pour le privilège. Et quand vous considérez le formidable potentiel de CRISPR, et les différents domaines dans lesquels il peut être utilisé, vous commencez à avoir une idée de l’utilité des brevets CRISPR.

En 2012, Doudna et ses collègues ont mis en branle la révolution CRISPR en publiant le premier article sur l’enzyme dans Science. Mais en 2017, l’USPTO a accordé à Feng Zhang et à son équipe du Broad Institute of Harvard et du MIT le brevet convoité pour l’utilisation de CRISPR-Cas9 pour éditer l’ADN chez les mammifères. L’équipe de Doudna fait appel de cette décision, mais elle doit faire face à une bataille difficile.

Alors que le brevet CRISPR-Cas9 actuellement détenu par l’équipe Broad est sans doute le plus précieux, et non le seul brevet CRISPR existant. En avril, l’USPTO avait déjà délivré 60 brevets liés à CRISPR aux inventeurs de 18 organisations différentes, chacune étant suffisamment différente pour que l’USPTO la considère comme une invention unique.

Mardi, le bureau a accordé à l’UC Berkeley son premier brevet relatif à CRISPR, demandé par l’université en 2014. Celui-ci se concentre sur l’utilisation de CRISPR-Cas9 pour éditer l’ARN simple brin (et non l’ADN).

L’USPTO accordera à UC Berkeley l’autre brevet que l’université a demandé en 2015, la semaine prochaine, selon un rapport de STAT News. Ce brevet est basé sur l’utilisation du système CRISPR-Cas9 standard pour éditer des régions de 10 à 15 paires de bases. L’UC Berkley voit un certain nombre d’applications potentielles dans la recherche, le diagnostic et l’industrie pour son nouveau brevet CRISPR.

Mais le reste de la communauté scientifique le voit différemment. Un porte-parole du Broad a déclaré à STAT que les revendications du brevet délivré “sont extrêmement étroites et auraient peu ou pas d’effet sur le domaine CRISPR.” Un autre expert, Jacob Sherkow, professeur agrégé à la New York Law School, a déclaré que le deuxième brevet aura une valeur commerciale assez minime.

Peu importe l’importance de ces brevets spécifiques, le nombre de brevets délivrés témoigne du nombre de recherches consacrées à CRISPR. Et il n’est pas impossible que le Broad les conteste de toute façon.

STAT News, Futurism

Un premier essai de CRISPR modifiera les gènes à l’intérieur du corps humain

Un nouveau test CRISPR, qui espère éliminer le papillomavirus humain (VPH-virus du papillome humain), est le premier à tenter d’utiliser la technique dans le corps humain. Dans le traitement non invasif, les scientifiques appliqueront un gel qui contient le codage d’ADN nécessaire pour la machine CRISPR aux cervix (ou cols de l’utérus) de 60 femmes âgées de 18 à 50 ans. L’équipe vise à désactiver le mécanisme de croissance tumorale dans les cellules VPH.

L’essai est en contradiction avec la méthode CRISPR habituelle d’extraction de cellules et de réinjection dans la zone affectée; Bien qu’il utilisera encore l’enzyme Cas9 (qui agit comme une paire de «ciseaux moléculaires») et guidant l’ARN qui est typique du processus.

20 essais devraient commencer prochainement. La plupart des recherches se produisent en Chine et portent sur la neutralisation du cancer sur le gène PD-1 (ou Programmed cell death 1) qui empêche le système immunitaire humain de ne pas attaquer les cellules. Différents essais mettent l’accent sur différents types de cancer, y compris les cancers du sein, de la vessie, de l’œsophage, des reins et de la prostate.

L’étude, si elle réussit, sera prometteuse pour les personnes atteintes du VPH et jouera un rôle important dans le processus CRISPR. Bien que le VPH ne soit pas nécessairement cancéreux, il peut causer un cancer du col de l’utérus. Aux États-Unis, il y a plus de 3 millions de nouvelles infections chaque année. Bien qu’il existe un vaccin contre le virus, actuellement, une fois que vous l’avez, vous ne pouvez jamais vous en débarrasser.

New Scientist, Newsline, Clinicaltrials.gov

L’UC Berkeley met en doute la décision selon laquelle les brevets CRISPR appartiennent au Broad Institute

La bataille judiciaire pourrait se poursuivre pendant des mois, voire des années

L’University of California, Berkeley, fait appel d’une décision selon laquelle les brevets relatifs à l’outil d’édition génétique CRISPR appartiennent au Broad Institute du MIT et Harvard. Cela signifie que la bataille acharnée pour définir qui possède les inventions biotech les plus révolutionnaires de l’époque continuera encore pendant plusieurs mois, voire plusieurs années.

En février dernier, le Conseil d’examen et de procédure des brevets des États-Unis (PTAB) a établi que les brevets dont le Broad Institute est propriétaire sont suffisamment différents de ceux déposés par l’UC Berkeley. Cette décision suggère que le travail réalisé par Jennifer Doudna de l’UC Berkeley et ses collègues sur CRISPR n’était pas fondamentalement novateur pour mettre en évidence une quelconque avancée en la matière.

L’UC Berkeley est convaincue que les brevets se chevauchent, et fait appel auprès de la Cour d’appel des États-Unis pour le Circuit Fédéral à Washington, DC. Broad, pour sa part, semble confiant quant au fait que cet appel ne mènera nulle part. « Étant donné que les faits n’ont pas changés, nous espérons que la décision sera la même » a confié Lee McGuire, responsable de la communication chez Broad. « Nous sommes confiants que le Circuit Fédéral confirmera la décision du PTAB et reconnaîtra la contribution de Broad, du MIT, et de Harvard dans de développement de cette technologie transformatrice. »

Le Broad Institute remporte une rude bataille pour les brevets CRISPR
Pourquoi le verdict sur les brevets CRISPR n’est pas terminé ?

CRISPR-Cas9 est une technique qui permet aux scientifiques de couper l’ADN, afin d’y insérer ou de réorganiser des morceaux de code génétique avec une précision et des résultats inouïs. L’outil d’édition génétique a déjà fait ses preuves lors de la création de moustiques ne transmettant pas la malaria, des chiens beagles anormalement musclés, et de cochons domestiques miniatures. Dans le futur, CRISPR pourrait changer notre façon de combattre le cancer et aider à traiter des maladies génétiques invalidantes telles que la drépanocytose et la mucoviscidose.

Son potentiel est illimité. Et celui ou celle qui détiendra la propriété intellectuelle de cette technologie sera immensément riche et célèbre. Le nombre de brevets liés à CRISPR est estimé à plusieurs milliards de dollars. On comprend alors mieux la bataille judiciaire violente à laquelle se livrent les deux parties impliquées dans le conflit : l’University of California, Berkeley et la microbiologiste Emmanuelle Charpentier d’un côté, et le Broad Institute et le MIT de l’autre. Cela fait plusieurs années qu’ils se livrent un combat acharné, dépensant des millions de dollars par la même occasion.

Le potentiel de CRISPR est illimité

Tout a commencé en 2012, lorsque Doudna et ses collègues, dont Charpentier, ont publié un article majeur sur CRISPR dans Science. Dans cet article, Doudna montrait que cette technologie d’édition génétique pouvait, dans un tube à essai, entailler de l’ADN à des sites précis. Plus tard, Doudna a déposé une demande de brevet pour CRISPR.

Puis en 2013, dans un autre article dans Science, le bio-ingénieur du MIT Feng Zhang et son équipe ont rapporté avoir développé un système CRISPR capable d’éditer des génomes de cellules eucaryotes (animales et humaines). Lorsque Zhang a déposé sa propre demande de brevet, il l’a fait auprès du Bureau américain des brevets et des marques de commerce (PTO) pour accélérer la procédure d’étude de demande de brevet. Il en est résulté que, bien que l’UC Berkeley ait déposé une demande avant celle de Zhang, le PTO a en réalité alloué le brevet à Broad et au MIT en avril 2014. (Broad et le MIT se sont ensuite vus alloués tout un tas de brevets relatifs à CRISPR). A ce moment-là, l’UC Berkeley a demandé une « procédure d’interférence » (qui implique que le cas soit officiellement réétudié afin de définir qui est le premier à avoir inventé l’outil d’édition génétique CRISPR-Cas9).

A l’issue de la procédure, en janvier de l’année dernière, et en décembre 2016, les deux parties se sont livrées une véritable bataille lors d’une audition à Alexandria en Virginie. Lors de l’audition, les avocats de l’UC Berkeley ont fait valoir que suite à la publication de l’article de Doudna en 2012, n’importe qui aurait pu faire usage de la technique pour éditer des cellules eucaryotes. Autrement dit, l’utilisation de CRISPR par Zhang était un développement « logique » de la technologie et que ses brevets n’avaient aucun mérite, déclare l’UC Berkeley. Les avocats de Broad ont violemment opposé les arguments selon lesquels l’utilisation de CRISPR faite par Zhang afin d’éditer des organismes complexes tels que des cellules humaines constituait une avancée plus considérable et qu’il méritait donc les brevets en question.

En février, le PTAB a décidé d’en finir avec cette affaire, mais aujourd’hui, l’UC Berkeley a décidé de relancer la procédure. « Au final, nous espérons faire établir la preuve que l’équipe menée par Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier fut la première à mettre au point CRISPR-Cas9 pour une utilisation dans tous types d’environnements, y compris dans des dispositifs non cellulaires ou dans des plantes, des animaux ou encore des cellules humaines » a déclaré Edward Penhoet, conseiller spécial pour CRISPR à l’University of California.

Le mois dernier, l’Office européen des brevets a annoncé qu’il attribuerait le brevet à l’University of California pour l’utilisation de CRISPR à la fois dans des systèmes procaryotes et eucaryotes : une décision qui va à l’encontre de la décision prise par la Bureau américain des brevets et des marques de commerce (PTO).

traduction Virginie Bouetel

The Verge

Pourquoi le verdict sur les brevets CRISPR n’est pas terminé ?

Des recours juridictionnels en expérimentations en cours, l’histoire expliquant qui possède les droits relatifs à l’édition génétique par CRISPR–Cas9 est loin d’être finie

Le US Patent and Trademark Office (USPTO ou bureau des brevets et des marques de commerce des États-Unis) a rendu un verdict clé cette semaine dans la bataille concernant les droits de propriété intellectuelle associés à la technologie potentiellement lucrative d’édition génétique par CRISPR-Cas9.

L’USPTO a statué sur le fait que le Broad Institute de Harvard et le MIT à Cambridge pouvaient garder ses brevets sur l’utilisation de CRISPR-Cas9 sur des cellules eucaryotes. C’était un coup dur pour l’Université de Californie à Berkeley qui avait déposé ses propres brevets et espérait que ceux de Broad soient rejetés.

La bataille remonte à 2012, lorsque Jennifer Doudna à Berkeley, Emmanuelle Charpentier, alors à l’Université de Vienne, et leurs collègues, ont mis en évidence comment CRISPR-Cas9 pouvait être utilisée pour couper avec précision de l’ADN isolé. En 2013, Feng Zhang du Broad Institute de Harvard et ses collègues – ainsi que d’autres équipes – ont montré que CRISPR-Cas9 pouvait être utilisée pour éditer l’ADN de cellules eucaryotes de plantes, de bétail, et d’humains.

Berkeley a déposé un brevet plus tôt, mais l’USPTO a reconnu les brevets du Broad Institute en premier – décision qui a été maintenue cette semaine. Ce jugement implique de gros enjeux. Les propriétaires de brevets clés pourraient tirer des millions de dollars des applications industrielles de CRISPR-Cas9. La technique a d’ores et déjà donné un coup d’accélérateur à la recherche en génétique, et des scientifiques l’utilisent pour développer des animaux d’élevage résistant à certaines maladies ainsi que des traitements pour les maladies humaines.

Mais la bataille pour les droits de brevet de la technologie CRISPR est loin d’être terminée. Voici quatre raisons qui expliquent cette situation :

1. Berkeley peut faire appel de cette décision

Berkeley dispose de deux mois pour faire appel de la décision de l’USPTO, et il y a de fortes chances qu’elle le fasse. Une question clé est dans quelle mesure Berkeley a confiance dans le fait que ses propres brevets, une fois accordés, puissent couvrir les applications les plus lucratives en matière d’édition génétique chez les cellules eucaryotes, telles que générer de nouveaux végétaux destinés à l’agriculture ou encore développer des thérapies humaines.

La victoire de Broad est due à une différence essentielle : ses brevets précisent que CRISPR pourrait être adaptée afin d’être utilisée sur des cellules eucaryotes. Les brevets déposés par Berkeley n’ont pas précisé ce point. L’USPTO a ainsi donné droit à Broad en expliquant que les brevets de ce dernier n’interféraient pas avec ceux de Berkeley et qu’ils pouvaient, par conséquent, être reconnus. L’équipe de Berkeley a rapidement réagi, dès l’annonce du verdict, arguant que son brevet (si ce dernier est reconnu dans son état actuel) pouvait inclure l’utilisation de CRISPR-Cas9 sur n’importe quel type de cellule. Et l’équipe d’ajouter que ceci implique toute personne désireuse de vendre un produit résultant de l’utilisation de CRISPR-Cas9 dans des cellules eucaryotes aurait besoin de contracter une licence d’utilisation auprès de Berkeley et de Broad.

A ce stade, les détails de la décision prise par l’USPTO pourraient affaiblir les chances de Berkeley de renforcer les brevets relatifs aux cellules eucaryotes, ont déclaré des spécialistes des droits des brevets. Par exemple, la plupart des 50 pages de décision de l’USPTO avancent que l’utilisation de CRISPR-Cas9 dans des cellules eucaryotes (décrite dans le brevet déposé par Broad) requiert des inventions supplémentaires à celles décrites dans le brevet d’application de Berkeley.

Donc Berkeley a le sentiment qu’elle doit encore faire appel de cette décision. Et sa propriété intellectuelle fait déjà l’objet de licences d’utilisation par plusieurs compagnies souhaitant déployer la technologie CRISPR-Cas9 dans des cellules eucaryotes. Ces compagnies n’apprécieront sans doute pas d’avoir à payer une licence supplémentaire auprès de Broad pour poursuivre leurs travaux.

2. Les brevets européens sont encore disponibles

Les deux équipes ont déposé des brevets similaires en Europe et continuent de se battre pour ces derniers là-bas.

Une décision en Europe ne suivra pas nécessairement le même processus que celui de l’USPTO, fait remarquer Catherine Coombes, avocat spécialiste des brevets au sein de l’équipe propriété intellectuelle chez HGF à York (UK).

Selon la jurisprudence, l’Office européen des brevets (European Patent Office) pourrait déclarer que la découverte du système global d’édition génétique décrit dans le brevet déposé par Berkeley a été le moteur d’une « motivation suffisante » pour qu’on essaye de l’appliquer à des cellules eucaryotes. Si les juges européens en arrivent à cette conclusion, ils pourraient donc statuer que le brevet de Berkeley englobe les applications de CRISPR-Cas9 sur les cellules eucaryotes.

Cela donnerait un avantage à Berkeley, avantage qui lui manque aux USA. « Le fait que six groupes aient réussi à faire fonctionner CRISPR-Cas9 dans un environnement eucaryote en quelques semaines seulement montre l’ampleur de la motivation dans ce domaine » remarque Coombes.

Malgré tout, il y a peu de chances qu’une solution rapide soit apportée à la bataille qui se joue également en Europe. Coombes estime que les débats pourraient durer encore cinq ans, voire plus.

3. D’autres équipes défendent également les droits et brevets de CRISPR-Cas9

L’attention s’est portée sur la bataille Berkeley–Broad du fait que leurs brevets couvrent un champ d’action particulièrement vaste et qu’ils sont déterminants pour la plupart des applications commerciales de CRISPR-Cas9. Mais, selon l’entreprise IPStudies (à côté de Lausanne en Suisse), il existe 763 ensembles de brevets (groupes de brevets associés) relatifs à Cas9. Parmi ces derniers, certains réclament des droits d’utilisation pour certains aspects de l’édition génétique par CRISPR-Cas9. Et avec le temps, les propriétaires de ces brevets pourraient essayer de faire valoir leurs droits.

Cela n’arrivera peut-être pas jusqu’à ce que les compagnies utilisant CRISPR-Cas9 commencent à faire de l’argent à partir de leurs produits. Alors, n’importe qui possédant un brevet similaire pourrait engager des poursuites en justice pour infraction ou demander des royalties.

Quand ce temps arrivera, il faudra s’attendre à un nombre considérable de plaintes déposées par les propriétaires de brevets, alerte Jacob Sherkow, spécialiste de la propriété intellectuelle à la New York Law School à New York. « N’importe qui, ainsi que ses cousins et petits cousins, affirmera qu’il est intervenu à un moment ou un autre dans l’invention qui a mené au dépôt du brevet de Broad » déclare t’il. « Broad doit se préparer à des années de batailles ».

4. La technologie CRISPR va bien au-delà de ce que les brevets couvrent actuellement

Les chercheurs, qu’ils travaillent pour une structure académique ou pour l’industrie, ont poussé les études sur l’édition génétique par CRISPR bien au-delà du périmètre des brevets de Broad et de Berkeley.

Tous ces brevets impliquant l’utilisation de CRISPR-Cas9 s’appuient sur la capacité de l’enzyme Cas à inciser de l’ADN. Mais il existe des solutions de rechange à Cas9, qui possèdent d’autres fonctions, et qui constituent des moyens de contourner la bataille de brevets dans laquelle sont engagés Broad et Berkeley.

Cpf1 une alternative à CRISPR-Cas9 ?

Parmi ces solutions de rechange, Cpf1, une enzyme potentiellement plus simple à utiliser et plus précise que cas9 dans certains cas. Broad a déjà déposé des brevets relatifs aux applications de Cpf1 dans l’édition génétique, et vendu les licences à la compagnie biotechologies Editas Medicine à Cambridge au Massachusetts (qui a également contracté des licences auprès de Broad pour l’utilisation de CRISPR-Cas9). Si l’on en croit IPStudies, au total, 28 groupes demandent des brevets relatifs à Cpf1, et toutes ces demandes n’émanent pas de Broad.

Des rapports relatifs à d’autres enzymes se propagent. En décembre, des chercheurs de Berkeley ont affirmé qu’ils avaient découvert deux nouvelles alternatives à Cas9, CasX et CasY. Et des chercheurs sont peut-être déjà en train de déposer des brevets sur des solutions de rechange non publiées. En général, l’application d’un brevet aux USA ne devient publique que 18 mois après le dépôt.

Sherkow assimile la situation actuelle à celle qu’a vécut la PCR (polymerase chain reaction, c’est-à-dire amplification en chaîne par polymérase ou réaction en chaîne par polymérase) à ses débuts. La PCR est une technique utilisée pour amplifier des segments d’ADN très rapidement devenue incontournable en biologie moléculaire. Les laboratoires utilisaient initialement une seule enzyme, la Taq1 polymérase, pour mener à bien le protocole. « Maintenant, si vous parcourez le catalogue, il y a pour ainsi dire un entrepôt Amazon de polymérases que l’on peut utiliser en fonction de la réaction particulière souhaitée», déclare t’il.

Les gens associent les aspects commerciaux de CRISPR à cette étonnante bataille de brevets, constate Sherkow. « C’est passer à côté du contexte bien plus général de la situation. »

traduction Virginie Bouetel

Nature doi:10.1038/nature.2017.21510

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.
  15. Wang Y, Cheng X, Shan Q, Zhang Y, Liu J, Gao C, et al. Simultaneous editing of three homoeoalleles in hexaploid bread wheat confers heritable resistance to powdery mildew. Nat Biotechnol. 2014;32(9):947-51. doi: 10.1038/nbt.2969. PubMed PMID: 25038773.
  16. Bikard D, Euler CW, Jiang W, Nussenzweig PM, Goldberg GW, Duportet X, et al. Exploiting CRISPR-Cas nucleases to produce sequence-specific antimicrobials. Nat Biotechnol. 2014;32(11):1146-50. doi: 10.1038/nbt.3043. PubMed PMID: 25282355; PubMed Central PMCID: PMCPMC4317352.
  17. Savidis G, McDougall WM, Meraner P, Perreira JM, Portmann JM, Trincucci G, et al. Identification of Zika Virus and Dengue Virus Dependency Factors using Functional Genomics. Cell Rep. 2016;16(1):232-46. doi: 10.1016/j.celrep.2016.06.028. PubMed PMID: 27342126.
  18. Kang X, He W, Huang Y, Yu Q, Chen Y, Gao X, et al. Introducing precise genetic modifications into human 3PN embryos by CRISPR/Cas-mediated genome editing. J Assist Reprod Genet. 2016;33(5):581-8. doi: 10.1007/s10815-016-0710-8. PubMed PMID: 27052831; PubMed Central PMCID: PMCPMC4870449.
  19. Liang P, Xu Y, Zhang X, Ding C, Huang R, Zhang Z, et al. CRISPR/Cas9-mediated gene editing in human tripronuclear zygotes. Protein Cell. 2015;6(5):363-72. doi: 10.1007/s13238-015-0153-5. PubMed PMID: 25894090; PubMed Central PMCID: PMCPMC4417674.
  20. Lanphier E, Urnov F, Haecker SE, Werner M, Smolenski J. Don’t edit the human germ line. Nature. 2015;519(7544):410-1. doi: 10.1038/519410a. PubMed PMID: 25810189.
  21. Gantz VM, Bier E. Genome editing. The mutagenic chain reaction: a method for converting heterozygous to homozygous mutations. Science. 2015;348(6233):442-4. doi: 10.1126/science.aaa5945. PubMed PMID: 25908821; PubMed Central PMCID: PMCPMC4687737.
  22. First-in-human CRISPR trial. Nat Biotechnol. 2016;34(8):796. doi: 10.1038/nbt0816-796a. PubMed PMID: 27504762.
  23. Ledford H. Titanic clash over CRISPR patents turns ugly. Nature. 2016;537(7621):460-1. doi: 10.1038/537460a. PubMed PMID: 27652544.
  24. Gao F, Shen XZ, Jiang F, Wu Y, Han C. DNA-guided genome editing using the Natronobacterium gregoryi Argonaute. Nat Biotechnol. 2016;34(7):768-73. doi: 10.1038/nbt.3547. PubMed PMID: 27136078.
  25. Cyranoski D. Updated: NgAgo gene-editing controversy escalates in peer-reviewed papers. Nature. 2016;540(7631):20-1. doi: 10.1038/nature.2016.21023. PubMed PMID: 27905463.
  26. Cyranoski D. Replications, ridicule and a recluse: the controversy over NgAgo gene-editing intensifies. Nature. 2016;536(7615):136-7. doi: 10.1038/536136a. PubMed PMID: 27510204.

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).

Contrôler CRISPR : des chercheurs auraient trouvé un interrupteur

Credit: Rauch / Cell

En tant que tel, CRISPR est un outil plutôt impressionnant permettant de lire et de modifier des séquences génétiques. C’est d’ailleurs la méthode actuelle la plus précise dont nous disposons dans le domaine de la manipulation génétique. Des travaux tels que ceux récemment menés par l’UC Berkeley nous permettent d’affiner le système CRISPR-Cas9. Une nouvelle étude publiée dans Cell, réalisée par UC San Francisco (UCSF) nous offre l’opportunité de gérer l’un des principaux problèmes que pose l’utilisation de CRISPR-Cas9.

Des chercheurs ont découvert un moyen « de désactiver » ce système de modification génétique en utilisant des protéines récemment identifiées au laboratoire de Joseph Bondy-Denomy du UCSF’s Department of Microbiology and Immunology. Ces protéines anti-CRISPR pourraient au final améliorer la sécurité et la précision des applications déjà très précises de CRISPR, et les chercheurs se sont appuyés sur une incroyable petite ruse pour les découvrir.

« Aussi simplement que la technologie CRISPR s’est développée à partir des systèmes naturels antiviraux des bactéries, nous pouvons utiliser à nos fins les protéines anti-CRISPR que les virus ont façonné afin de contourner ces défenses bactériennes, » explique le leader de l’étude, Benjamin Raunch. Pour ses travaux, l’équipe cherchait des souches bactériennes qui avaient été infectées par un virus connu. Ils sont partis du postulat que si ces souches existaient, c’était la preuve que Cas9 dans ces bactéries présentaient un dysfonctionnement.

D’après Bondy-Denomy, « Cas9 n’est pas très futée ». « Elle n’est pas capable de s’abstenir de couper l’ADN de sa bactérie si elle est programmée pour le faire. Nous avons donc cherché des souches bactériennes dans lesquelles le système CRISPR-Cas9 pouvait avoir pris pour cible son propre génome : le fait que les cellules ne s’autodétruisent pas était la preuve que tout le système CRISPR était désactivé. »

Après avoir examiné près de 300 souches de Listeria en utilisant l’approche bioinformatique de Raunch, l’équipe a repéré trois souches qui soutenaient cette hypothèse. A partir de ces dernières, ils ont isolé quatre protéines anti-CRISPR distinctes, et parmi ces quatre souches, les tests ont montré que deux (surnommées AcrIIA2 et AcrIIA4) avaient pour rôle d’inhiber la capacité de SpyCas9 à cibler des génomes spécifiques.

« Ces formes naturelles d’anti-CRISPR visant exclusivement Cas9 présentent des dispositifs pouvant être utilisés pour réguler les activités d’ingénierie génomique dont est capable CRISPR-Cas9 » affirment les chercheurs. Ils sont convaincus qu’avec ces protéines, il est possible d’éviter des modifications imprévues ou hors-cibles en conservant la machinerie de CRISPR active dans l’organisme.

Bien entendu, la prochaine étape consiste à observer comment ces protéines agissent dans les cellules humaines. « Nous voulons également comprendre exactement comment les protéines inhibitrices bloquent les capacités de ciblage de gène de Cas9, et continuer de chercher d’autres inhibiteurs plus efficaces de CRISPR dans d’autres bactéries » explique Raunch.

Enfin, cet interrupteur (“off-switch”) de CRISPR pourrait s’avérer aussi important que le système en lui-même. « Les chercheurs et le public se préoccupent raisonnablement des applications potentiellement dangereuses de CRISPR » reconnaît Bondy-Denomy. « Ces inhibiteurs fournissent un mécanisme permettant de bloquer les applications néfastes ou hors contrôle de CRISPR, rendant ce système plus sûr pour étudier toutes les pistes qu’offre cette technologie pour aider les gens ».

traduction Virginie Bouetel

Phys.org, Cell

Le nouveau Cas9 ? Les scientifiques découvrent les enzymes CasX et CasY dans les bactéries

Des chercheurs de l’Université de Californie, à Berkeley, ont découvert de nouveaux systèmes CRISPR-Cas, l’outil d’édition génétique qui révolutionne actuellement le domaine. Dans leur étude, qui est publiée dans Nature, l’équipe rapporte qu’ils ont trouvé deux nouvelles protéines bactériennes Cas ainsi que la toute première protéine archaea Cas9.

Les chercheurs ont passé les 10 dernières années à reconstruire les génomes des microbes qu’ils avaient recueillis à partir d’une variété d’environnements – allant des eaux souterraines et des sédiments aux biofilms acides de drainage minier et de l’intestin infantile. Le résultat de leur travail est une collection de génotypes à échelle terabase de microbes (micro-organismes). Une grande majorité d’entre eux étaient auparavant non cultivés, ce qui signifie qu’ils n’avaient pas été cultivés isolément auparavant. Ceci est particulièrement important parce que les techniques CRISPR-Cas actuellement utilisées sont développées à partir de bactéries cultivées dans des laboratoires.

L’équipe a cherché les séquences répétées caractéristiques et a constaté, tout comme le révélait Rodolphe Barrangou, le chercheur de CRISPR, à The Scientist, “l’or de la matière sombre métagénomique.” Les séquences qui contrôlaient la protéine Cas9 étaient situées dans deux génomes archées – une découverte intéressante, puisque Cas9 était auparavant seulement trouvé dans les bactéries.

De plus, le groupe a découvert de nouvelles protéines (Cas) associées à CRISPR parmi les bactéries. Les nouvelles protéines, CasX et CasY, étaient composées d’environ 980 et 1200 acides aminés respectivement. « Elles sont vraiment petites, surtout CasX », a déclaré Jillian Banfield. “Cela signifie qu’elle est potentiellement plus utile.”

CRISPR, ou Courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), est un mécanisme de défense naturel trouvé dans certains procaryotes. Avec la protéine Cas, le système coupe et stocke l’ADN non natif des envahisseurs, tels que les virus. Cela permet à l’organisme de conserver une mémoire génétique de cet envahisseur, qu’il peut alors référencer pour identifier rapidement l’envahisseur s’il se retrouve à l’avenir.

Parmi les nombreux programmes CRISPR-Cas, le système de classe 2, qui utilise habituellement la nucléase Cas9, a été le plus étudié, et ces dernières années, il a été adapté comme une technique en biotechnologie. En utilisant le système CRISPR-Cas9, les scientifiques peuvent cibler des intervalles spécifiques de code génétique dans les organismes vivants, puis couper et modifier ces gènes plus précisément que jamais auparavant.

Parce que les archées diffèrent biologiquement des bactéries, la recherche d’une protéine Cas9 dans les archées présente un nouveau domaine d’étude intéressant dans la recherche CRISPR. Banfield croit qu’il peut y avoir des composantes du système qui diffèrent et que ces différences pourraient offrir de nouvelles informations qui pourraient améliorer les méthodes biotechnologiques actuelles. De même, Rotem Sorek de l’Institut Weizmann des Sciences en Israël voit la plus petite taille, des protéines CasX et CasY nouvellement découvertes, prometteuse puisque « la livraison de petits gènes dans des cellules est beaucoup plus facile que la livraison de gros gènes ».

Banfield espère que d’autres découvertes pourraient être trouvées en utilisant la métagénomique : « C’est un exemple de ce que je pense être une avalanche de nouvelles protéines, des voies et des systèmes qui détiennent une biotechnologie inimaginable et une valeur médicale.

doi:10.1038/nature21059

UC Berkeley, The Scientist, Nature Reviews Genetics, Broad Institute

Embryons génétiquement modifiés : vers une ère de l’enfant parfait ?

Quand la pratique rattrape la théorie : la communauté scientifique a été animée récemment par la publication d’un article scientifique dans lequel une équipe de chercheurs chinois décrit les modifications génétiques qu’ils ont apportées à des embryons humains.

À partir d’embryons non viables issus d’une clinique de fertilisation in vitro, les scientifiques ont cherché à modifier le gène à l’origine d’une maladie génétique rare, la béta-thalassémie, afin de le “réparer”. Pour ce faire, ils ont eu recours à une technique révolutionnaire, le système CRISPR-Cas9.

Explicité et adapté en 2012 par la Française Emmanuelle Charpentier et l’Américaine Jennifer Doudna, le système CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) est à l’origine un système de défense immunitaire des bactéries, face aux infections des phages notamment. Il est basé sur l’utilisation d’une enzyme, appelée la Cas9, qui, après s’être associée à un petit brin d’acide ribonucléique (ARN) “guide”, va pouvoir reconnaître des portions spécifiques de l’acide désoxyribonucléique (ADN) — celles complémentaires de l’ARN guide — et les couper. Les systèmes de réparation de l’ADN de la cellule permettent ensuite, en réparant la coupure, de modifier le gène ou bien de l’inactiver par exemple.

Le mécanisme d’action de CRISPR

Source : Pennisi Elizabeth, « The CRISPR Craze », Science, vol. 341, n° 6148, 23 août 2013, p. 833-836.

Très rapidement, le système a été largement adopté en biologie moléculaire pour son potentiel considérable. Il est très facile à utiliser et à adapter : des bactéries, des cellules humaines adultes, des souris et même des primates ont vu leur ADN être modifié avec succès par le système CRISPR.

Dans le cas de l’étude, l’embryon fertilisé est à l’état d’une seule cellule au moment de la manipulation, afin que la modification génétique puisse être transmise à toutes les futures cellules de l’embryon. Les résultats obtenus montrent que seulement la moitié des embryons encore vivants après les 48 heures de l’expérience ont eu leur ADN coupé par la Cas9, et seuls 14 % de ces derniers possèdent la mutation finale voulue.

Plus problématique, une partie des embryons modifiés se sont révélés mosaïques, c’est-à-dire qu’ils possédaient des cellules modifiées et des cellules sans modification. Enfin, des effets non désirés ont été observés, avec la présence de mutations créées par la Cas9 à des endroits non prévus initialement par l’étude.

Les auteurs concluent sur les limites de l’étude et recommandent une meilleure compréhension du système CRISPR-Cas9 avant de l’utiliser sur des embryons [1]. Les rumeurs précédant la publication de l’article avaient amené des industriels du domaine à exprimer leur inquiétude dans un article publié en mars par le journal Nature [2]. Les technologies actuelles ne permettent pas de prédire les effets des modifications génétiques des embryons sur les générations futures, ce qui rend, pour eux, le processus dangereux et éthiquement inacceptable.

La désapprobation publique face à de telles manipulations pourrait de plus nuire au développement de thérapies utilisant le système CRISPR et apportant des modifications génétiques non transmissibles à des générations futures. Les auteurs appelaient à des discussions au sein de la communauté scientifique et à un moratoire sur les pratiques touchant les embryons, en attendant.

Si la nécessité d’une discussion ouverte internationale est une idée largement partagée, le moratoire ne fait, en revanche, pas consensus. En effet, selon certains scientifiques, il est au contraire important de continuer à étudier le système CRISPR appliqué aux embryons, dans un but de recherche et afin d’améliorer les connaissances, pour être en mesure de mieux évaluer les bénéfices/risques d’une telle pratique [3].

Modifier génétiquement les cellules reproductrices ou les embryons humains est une ligne éthique à ne pas franchir selon certains chercheurs et il n’y en a aujourd’hui pas la nécessité dans la mesure où les techniques de fécondation in vitro et de sélection des embryons non porteurs d’anomalies génétiques existent déjà.

Au contraire, selon d’autres, avec le développement d’outils aussi puissants, les progrès à venir ne sont qu’une question de temps, surtout compte tenu du fait que la pratique n’est pas illégale partout dans le monde [4]. Ainsi, au moins quatre groupes de recherche en Chine et un groupe aux États-Unis continuent l’étude sur des embryons humains [5].

L’objectif de “réparation” de mutations génétiques causant des pathologies graves et actuellement incurables pourrait éventuellement être accepté si la technique est démontrée comme sans danger. Cependant, une des questions majeures concernant son utilisation serait alors de savoir où placer la limite. Est-ce qu’améliorer le profil génétique d’un embryon afin de limiter ses risques de développer dans le futur un cancer, ou bien booster sa résistance face à des virus comme le VIH, serait encore un objectif de santé acceptable ?

Un des risques sous-jacents redoutés est d’ouvrir la porte à des modifications génétiques non médicales et eugénistes (choix du quotient intellectuel, de traits physiques…). Une équipe de chercheurs chinois étudie par exemple les profils génétiques d’un millier de surdoués afin d’identifier les gènes associés au QI.

Si la pratique se développe réellement sans contraintes dans certains pays, il est probable que seules les classes sociales aisées pourraient se permettre de l’utiliser. On peut même imaginer un tourisme « d’ingénierie génétique » peu encadré dans les pays trop flexibles.

L’état actuel des recherches est encore très préliminaire, mais il est certain que le sujet n’a pas fini de faire parler de lui. Un grand débat est d’ores et déjà prévu cet automne aux États-Unis, afin de travailler sur les problèmes scientifiques, éthiques et politiques soulevés par l’ingénierie génétique sur les humains.

COSSÉ Mathilde, Note de veille, 26 août 2015, revue Futuribles

Notes :

[1] Liang Puping et alii, « CRISPR/Cas9-Mediated Gene Editing in Human Tripronuclear Zygotes », Protein & Cell, vol. 6, n° 5, avril 2015, p. 363-372. URL : http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs13238-015-0153-5.

[2] Lanphier Edward et alii, « Don’t Edit the Human Germ Line », Nature, vol. 519, n° 7544, 12 mars 2015. URL : http://www.nature.com/news/don-t-edit-the-human-germ-line-1.17111.

[3] Baltimore David et alii, « A Prudent Path Forward for Genomic Engineering and Germline Gene Modification », Science, vol. 348, n° 6230, 3 avril 2015, p. 36-38. URL : http://www.sciencemag.org/content/348/6230/36.

[4] Bosley Katrine et alii, « CRISPR Germline Engineering —The Community Speaks », Nature Biotechnology, vol. 33, mai 2015, p. 478-486. URL : http://www.nature.com/nbt/journal/v33/n5/full/nbt.3227.html.

[5] Cyranoski David et Reardon Sara, « Chinese Scientists Genetically Modify Human Embryos », Nature News, 22 avril 2015. URL : http://www.nature.com/news/chinese-scientists-genetically-modify-human-embryos-1.17378 ; et Regalado Antonio,  « Chinese Team Reports Gene-Editing Human Embryos », MIT Technology Review, avril 2015, Massachusetts Institute of Technology (MIT). URL : http://www.technologyreview.com/news/536971/chinese-team-reports-gene-editing-human-embryo/.