Deux groupes de scientifiques ont mis au jour un nouvel arsenal extrêmement précis de techniques d’édition de gènes, qui pourraient bien un jour nous aider à éradiquer les maladies génétiques grâce à des chirurgies hautement ciblées au niveau chimique.
Les nouvelles adaptations de CRISPR-Cas9 permettent des changements très précis dans les paires de bases d’ADN et fournissent également la possibilité d’éditer des paires de bases d’ARN simples dans les cellules humaines. Certains scientifiques pensent qu’il s’agit là de l’arrivée de CRISPR 2.0.
« Nous avons développé un nouvel éditeur de base – une machine moléculaire – qui, de manière programmable, irréversible, efficace et propre, peut corriger [les mutations] du génome des cellules vivantes », explique David Liu, biologiste chimique du Broad Institute du MIT et de Harvard. « Lorsqu’elle est ciblée sur certains sites de l’ADN génomique humain, cette conversion inverse la mutation qui est associée à une maladie particulière », continue-t-il.
Environ la moitié des « mutations ponctuelles » associées aux maladies humaines se résument à des mélanges dans les paires de nucléobases entre les composés chimiques suivants : adénine (A), cytosine (C), guanine (G) et thymine (T), qui constituent notre ADN.
Cependant, grâce à CRISPR-Cas9, les scientifiques peuvent modifier les structures du génome avec une technique qui « coupe », puis « colle » efficacement les arrangements moléculaires de ces paires de bases. Mais, jusqu’à présent, la technique ne permettait pas de changer de paires de bases ADN simples, et ne permettait d’enlever que des sections entières.
Un nouveau système développé par l’équipe de Liu, appelé Adenine Base Editor (ABE – éditeur de base adénine), permet de faire des modifications beaucoup plus précises, en réarrangeant les structures d’adénine pour les faire ressembler à la guanine (G), incitant les paires de bases A-T à devenir des paires G-C.
Cela peut sembler minime, mais sur les 32’000 mutations ponctuelles que nous savons liées à la maladie, environ la moitié pourrait être résolue grâce à cette modification. Associée à d’autres systèmes d’édition de bases appelés BE3 et BE4 (également conçus par l’équipe de Liu), cette découverte pourrait nous aider à réparer près des deux tiers des mutations pathogènes existantes.
Cette technique devrait permettre des manipulations génétiques des plus précises, générant également moins d’erreurs aléatoires reportées de nucléobases adjacentes qui sont inévitablement copiées avec l’ADN ciblé. « Si votre tâche consiste à couper et à coller quelque chose, alors vous avez besoin de ciseaux. Si votre tâche consiste par contre à corriger une seule lettre d’une phrase, un crayon sera meilleur », a expliqué Liu.
Dans une étude distincte mais connexe publiée dans Science, une autre équipe du Broad Institute détaille son développement concernant ce qu’on appelle Cas13, une protéine CRISPR qui rend possible l’édition de l’ARN. Il faut savoir que, contrairement à l’édition d’ADN (qui modifie en permanence la structure du génome en réarrangeant les nucléobases), l’édition de l’ARN est une technique moins compliquée et non permanente, rendue possible dans ce cas, par un autre échange précis : soit l’adénosine changée en inosine, qui est alors interprétée par les cellules comme étant de la guanine.
Dans les cellules, l’ARN agit comme une sorte de messager qui aide à réguler la manière dont nos gènes produisent des protéines. Et comme la technique n’impacte pas les gènes eux-mêmes (comme l’édition d’ADN), la méthode ne permet pas d’entraîner des changements durables et significatifs dans le fonctionnement de notre corps. Mais, cela pourrait créer des solutions temporaires à ces mutations.
« Jusqu’à présent, nous avons très bien réussi à désactiver les gènes, mais la récupération de la fonction des protéines perdues est bien plus compliquée à obtenir. Cette nouvelle capacité à éditer l’ARN offre plus d’opportunités potentielles pour récupérer cette fonction et traiter de nombreuses maladies, dans presque tous les types de cellules », explique le chercheur principal de l’étude, Feng Zhang.
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Bien entendu, il faudra encore patienter un certain temps avant que l’un de ces nouveaux systèmes puisse être utilisé dans le but d’aider des patients dans des situations cliniques réelles. Car bien que la technologie existe à présent, nous ne savons pas encore à quel point elle est fiable, sûre et efficace. Des recherches supplémentaires ainsi que des tests devront à présent être effectués.
Pourtant, il faut garder à l’esprit qu’il s’agit du développement de deux techniques incroyablement prometteuses dans le domaine de la science de la santé et qu’elles pourraient bien un jour être utilisées pour traiter des maladies telles que la cécité génétique, les troubles métaboliques, la maladie de Parkinson et bien d’autres encore.
« Créer une machine qui apporte le changement génétique dont vous avez besoin pour traiter une maladie est un grand pas en avant, mais ce n’est qu’une partie de ce qui est nécessaire pour soigner définitivement et efficacement un patient », explique Liu. « Nous devons encore livrer cette machine, nous devons tester sa sécurité et évaluer ses effets bénéfiques… Mais le fait de déjà posséder cette machine est un très bon début. », ajoute-t-il.
