CRISPR-Cas permet de modifier l'ADN et de désactiver des gènes avec une précision sans précédent. La technique d'édition de gènes déclenche une véritable révolution en biologie :non seulement les scientifiques biomédicaux, mais aussi les neuroscientifiques et les biologistes végétaux s'y mettent.
L'ADN est une sorte de catalogue extensif qui contient toutes les instructions qui déterminent les propriétés d'un organisme déterminer. Qu'il s'agisse de la couleur des yeux d'une personne, de la forme des feuilles d'une plante ou du type d'antibiotique auquel une bactérie résiste, ce sont toutes des caractéristiques qui sont fixées dans le code de l'ADN.
Ce code consiste en une séquence de 4 blocs de construction ou bases, qui sont indiqués par les lettres A, T, G et C † Dans le cas d'Escherichia coli , une bactérie intestinale chez l'homme et l'animal souvent étudiée comme organisme modèle en laboratoire, son code génétique comprend plus de 4,6 millions de positions ou paires de bases, alors que le génome humain est composé d'environ 6 milliards de paires de bases. Une erreur dans une seule de ces positions, également appelée mutation, peut provoquer un changement radical dans l'organisme.
Par exemple, diverses maladies humaines sont le résultat de mutations comme la fibrose kystique ou la maladie de Huntington. Non seulement pour corriger ces erreurs, mais aussi pour mieux comprendre les informations stockées dans l'ADN, les scientifiques cherchent des moyens de modifier le code génétique. Les techniques qui étaient disponibles jusqu'à récemment se sont souvent avérées très chronophages et à forte intensité de main-d'œuvre. Par exemple, cela pourrait prendre plusieurs mois à six mois pour effectuer un seul changement dans l'ADN. Jusqu'au lancement de CRISPR sur le monde en 2012...
Les bactéries peuvent être attaquées par des virus. Ils attaquent les bactéries pour se reproduire. Le virus injecte un morceau d'ADN dans la bactérie qui contient alors toutes les informations nécessaires pour construire de nouveaux virus. Pour se protéger, la bactérie devra donc détruire ce morceau d'ADN avant que les nouvelles particules virales ne se forment. Il y a quelque temps, on a découvert que les bactéries pouvaient se protéger contre ces virus grâce au système CRISPR/Cas. Le système CRISPR/Cas n'est donc en réalité rien d'autre que le système immunitaire des bactéries , tout comme les humains ont un système immunitaire pour se protéger contre les agents pathogènes.
Le système CRISPR prendra d'abord et avant tout des morceaux de l'ADN du virus étranger et les collera dans son propre ADN † Ces morceaux sont toujours collés dans la même région de l'ADN de la bactérie, également appelée région CRISPR. Cette région contient donc une collection de morceaux de tout l'ADN étranger avec lequel la bactérie est déjà entrée en contact et peut être utilisée pour reconnaître et neutraliser rapidement l'infection par les mêmes virus.
Le morceau d'ADN stocké sert alors en quelque sorte de guide à la protéine Cas9, un ciseau moléculaire † Cas9 est capable de couper l'ADN à un endroit très spécifique qui est entièrement déterminé par le morceau qui a été précédemment extrait de l'ADN étranger. Ainsi, lorsqu'un virus est attaqué, le Cas9 sera guidé à travers le morceau d'ADN déjà stocké de ce virus dans sa région CRISPR et pourra très spécifiquement couper l'ADN injecté de ce virus. La précision extrêmement élevée de ce système et la possibilité de couper très spécifiquement un certain morceau d'ADN ont donné l'idée il y a quelques années aux chercheurs d'utiliser CRISPR/Cas pour la modification de gènes dans d'autres organismes.
En effet, cela semble un peu étrange à première vue. Le système original CRISPR/Cas dans les bactéries est destiné à couper l'ADN. Pourtant, nous pouvons l'utiliser pour la modification des gènes. Lorsque l'ADN d'un organisme est coupé, il fera tout ce qu'il peut pour réparer cette cassure, sinon l'organisme mourra. Cette réparation peut être effectuée en recollant les deux extrémités libres ensemble. Cependant, de nombreuses erreurs ne sont pas souhaitables si vous souhaitez apporter une modification spécifique.
Heureusement, la cellule peut réparer la cassure de l'ADN d'une autre manière. Par exemple, la cellule peut un échantillon d'ADN utiliser pour restaurer l'emplacement de la coupe. Cet échantillon d'ADN a des morceaux identiques à l'ADN d'origine avant et après le site de clivage. Par conséquent, il peut être reconnu et utilisé pour la récupération. En tant que chercheur, nous pouvons maintenant nous en servir nous-mêmes en utilisant les changements souhaités dans ce morceau d'ADN. postuler. De cette façon, nous pouvons changer une paire de bases, insérer des bits supplémentaires, supprimer des bits ou même changer la direction des bits. CRISPR/Cas ouvre ainsi des possibilités infinies de modification de l'ADN.
Les inventeurs Emmanuelle Charpentier, Jennifer Doudna et Feng Zhang ont eu l'idée d'utiliser les ciseaux moléculaires CRISPR/Cas de la bactérie pour couper l'ADN d'autres organismes tels que les plantes, les animaux et les humains. En 2012, les premiers rapports ont révélé que CRISPR/Cas pourrait être utilisé pour modifier le matériel génétique dans les cellules humaines. Ce fut le point de départ de la révolution CRISPR en biologie .
Les recherches sur le système CRISPR ont explosé dans les années suivantes et l'utilisation de la technique a été démontrée dans de plus en plus d'organismes différents. De nombreuses entreprises ont été fondées pour commercialiser la technique. CRISPR/Cas est également connu sous le nom de « découverte scientifique du siècle ». L'impact de CRISPR est si énorme que ses inventeurs ont eu la chance de remporter le prix Nobel au cours des deux dernières années, si ce n'est qu'il y a aussi une guerre frénétique des brevets entre eux pour décider qui détient les droits CRISPR.
De nombreuses maladies humaines sont dus à des mutations. Avec CRISPR, ces erreurs dans l'ADN pourraient être corrigées. CRISPR pourrait également offrir une solution pour divers types de cancer. Bien sûr, il reste encore beaucoup de problèmes éthiques utiliser efficacement CRISPR pour le génie génétique des humains. Compte tenu de l'énorme puissance de CRISPR, il est très important que la technologie ne puisse être utilisée qu'à des fins éthiquement responsables.
CRISPR a déjà été utilisé pour créer des cultures qui sont plus résistants à la sécheresse ou aux agents pathogènes. Les algues ont également été manipulées pour optimiser la production de biocarburants. En raison de sa large applicabilité, des percées dans plusieurs autres domaines suivront dans un proche avenir.
