CRISPR-Cas permet de modifier l'ADN et de désactiver des gènes avec une précision inégalée. Cette technique d'édition génétique déclenche une véritable révolution en biologie : non seulement les scientifiques biomédicaux, mais aussi les neuroscientifiques et les biologistes végétaux l'adoptent massivement.
L'ADN est un catalogue exhaustif contenant toutes les instructions qui déterminent les propriétés d'un organisme. Qu'il s'agisse de la couleur des yeux chez l'humain, de la forme des feuilles d'une plante ou de la résistance d'une bactérie à un antibiotique, ces caractéristiques sont codées dans l'ADN.
Ce code est une séquence de quatre bases nucléotidiques, notées A, T, G et C. Chez Escherichia coli, une bactérie intestinale souvent utilisée comme organisme modèle en laboratoire, le génome compte plus de 4,6 millions de paires de bases. Le génome humain en comporte environ 6 milliards. Une erreur dans une seule position, appelée mutation, peut radicalement altérer l'organisme.
De nombreuses maladies humaines résultent de mutations, comme la mucoviscidose ou la maladie de Huntington. Pour corriger ces erreurs et mieux comprendre le code génétique, les scientifiques développent des méthodes de modification de l'ADN. Les techniques antérieures étaient longues et laborieuses, pouvant prendre de plusieurs mois à six mois pour un seul changement. Tout change avec l'émergence de CRISPR en 2012...
Les bactéries sont attaquées par des virus qui injectent leur ADN pour se répliquer. Pour se défendre, les bactéries utilisent le système CRISPR-Cas, découvert comme leur système immunitaire adaptatif, similaire à celui des humains contre les pathogènes.
CRISPR intègre d'abord des fragments d'ADN viral dans son propre génome, dans une région spécifique appelée locus CRISPR. Cette "bibliothèque" de séquences étrangères permet de reconnaître et neutraliser rapidement les infections récurrentes.
Ces fragments guident la protéine Cas9, un ciseau moléculaire, qui coupe l'ADN viral avec une précision extrême. Cette spécificité a inspiré les chercheurs à adapter CRISPR-Cas pour l'édition génétique chez d'autres organismes.
À première vue, couper l'ADN semble destructeur, mais c'est la clé de la modification. Une coupure déclenche la réparation cellulaire. La voie par défaut recolle les extrémités, souvent avec des erreurs. Mais une autre voie utilise un modèle d'ADN fourni pour une réparation précise.
Les chercheurs exploitent cela en fournissant un modèle avec les modifications désirées : substitution d'une base, insertion, délétion ou inversion. CRISPR-Cas ouvre ainsi un monde de possibilités pour l'édition génétique.
Emmanuelle Charpentier, Jennifer Doudna et Feng Zhang ont adapté les ciseaux CRISPR-Cas pour d'autres organismes, y compris humains. En 2012, les premières démonstrations sur cellules humaines marquent le début de la révolution CRISPR.
Les publications explosent, des entreprises se créent, et la technique est qualifiée de "découverte du siècle". Charpentier et Doudna reçoivent le Nobel de Chimie en 2020, malgré des batailles de brevets.
CRISPR peut corriger les mutations responsables de maladies comme la mucoviscidose ou certains cancers. Des défis éthiques persistent pour son usage chez l'humain, nécessitant une régulation stricte.
En agriculture, il crée des cultures résistantes à la sécheresse ou aux pathogènes. Il optimise aussi les algues pour les biocarburants. De futures percées sont attendues dans de nombreux domaines.
