CRISPR a fait l’actualité ces deux dernières années, et avec raison. Cet outil d’édition de gènes rend l’édition de gènes plus facile et plus rapide que jamais, et les possibilités qu’il a ouvertes vont bien au-delà de la santé humaine.
Vous avez peut-être entendu parler de l’énorme potentiel que pourrait avoir CRISPR dans le traitement de la maladie. La technologie accélère déjà la recherche sur les causes sous-jacentes de toutes sortes de conditions humaines. En outre, des essais cliniques utilisant l’outil d’édition de gènes pour traiter des maladies allant du cancer à la cécité et au SIDA sont en cours.
Les applications médicales de CRISPR ont pris le devant de la scène, en particulier après les vives critiques qui ont surgi après qu’un scientifique chinois a révélé au monde la naissance de « jumeaux CRISPR », les premiers humains à naître d’un embryon modifié par un gène. Mais la technologie offre des possibilités infinies (et moins moralement discutables) au-delà de ses applications dans la santé humaine.
En discutant avec plusieurs acteurs de l’arène CRISPR, j’ai rassemblé une liste d’applications inhabituelles de CRISPR qui montrent clairement le potentiel que la technologie d’édition de gènes a d’avoir un impact sur de nombreux types d’industries.
Élevage d’animaux
Les propriétaires d’animaux sont toujours désireux de profiter des dernières technologies pour aider leurs animaux de compagnie. Les services de tests génétiques pour tester la santé et la race des chats et des chiens ont augmenté ces dernières années, et la technologie CRISPR pourrait bientôt suivre.
L’outil d’édition de gènes a été proposé comme moyen d’éliminer les maladies génétiques qui abondent chez les chiens de race pure. Un bon exemple sont les Dalmatiens, qui sont souvent porteurs d’une mutation génétique qui les rend sujets à souffrir de calculs vésicaux. Un éleveur de chiens aux États-Unis a élaboré un plan pour réparer les Dalmatiens, bien que les animaux devront passer par un examen de la FDA avant de pouvoir être vendus.
D’autres projets utilisant CRISPR pour l’élevage d’animaux de compagnie incluent la création de porcs miniatures et de carpes koï avec une taille, une couleur et des motifs personnalisés.
Aliments sans allergie
Les allergies alimentaires affectent un pourcentage énorme de la population et peuvent mettre la vie en danger dans certains cas. Avec CRISPR, il pourrait être possible de faire du lait, des œufs ou des arachides qui sont sans danger pour tout le monde. « Il y a quatre protéines dans le blanc d’œuf qui provoquent des allergies », a expliqué Tim Doran, chercheur au CSIRO d’Australie, dans un podcast. « Nous réécrivons essentiellement les régions du gène qui sont reconnues par le système immunitaire et provoquent une réaction allergique. »
La propre fille de Doran est allergique aux œufs. « Montrez-moi un enfant qui ne veut pas avoir de gâteau d’anniversaire pour son anniversaire. Ce serait le but – un beau gros gâteau d’anniversaire qu’elle pourrait avoir et qui a plutôt bon goût. »
Un autre groupe de recherche, aux Pays-Bas, utilise CRISPR-Cas9 pour modifier l’ADN du blé afin d’éliminer le gluten, ce qui le rend approprié pour les coeliaques. Cependant, la réglementation stricte de l’UE sur l’utilisation de l’édition du gène CRISPR dans les plantes pourrait rendre difficile la réalisation de ce projet, du moins en Europe.
Magnétophones DNA »
Des scientifiques de Harvard ont utilisé CRISPR pour créer un outil moléculaire appelé CAMERA – abréviation de CRISPR-mediated analog multi-event recording apparatus. L’outil agit comme un enregistreur d’événements au cours de la vie d’une cellule, tels que l’exposition aux antibiotiques, aux nutriments, aux virus et à la lumière.
Pour ce faire, CRISPR a été programmé dans des cellules de sorte qu’une modification spécifique de l’ADN ne soit effectuée qu’en présence du signal. En comptant le taux de modifications, ils peuvent même déterminer la durée et la force du déclencheur. Le système fonctionne à la fois dans les cellules bactériennes et humaines, et il est possible de lui faire enregistrer plusieurs types de signaux simultanément.
À long terme, ces développements pourraient aider les scientifiques à détecter les polluants environnementaux sur le terrain ou à suivre les signaux qui déterminent si les cellules souches deviennent des neurones, des cellules musculaires ou un autre type de cellules.
Grains de café décaféiné
Une société britannique appelée Tropic Biosciences a créé une variété de grains de café édités par gène qui sont naturellement décaféinés. En utilisant CRISPR, la société a pu désactiver les gènes qui font que les haricots produisent de la caféine.
Cette variété pourrait avoir un impact positif sur la saveur, la nutrition et le coût du café décaféiné. Actuellement, la production de café décaféiné nécessite un processus coûteux et agressif dans lequel les grains sont trempés et cuits à la vapeur.
« Si vous cultivez les grains sans caféine ou avec une quantité inférieure de caféine pour commencer, vous pouvez obtenir un produit final beaucoup plus proche du goût du café normal, et vous pouvez maintenir une plus grande teneur en composés très sains que l’on trouve naturellement dans le café », a déclaré le PDG Gilad Gershon dans une interview.
Carburants plus verts
L’édition de gènes pourrait améliorer la production de biocarburants par les algues. En utilisant CRISPR-Cas9, la société Synthetic Genomics a créé des souches d’algues qui produisent deux fois plus de matières grasses, qui sont ensuite utilisées pour produire du biodiesel. En particulier, l’outil d’édition de gènes a permis aux scientifiques de trouver et d’éliminer les gènes qui limitent la production de graisses.
Jusqu’à présent, les algues ne produisaient pas suffisamment de matières grasses pour rendre la production de biodiesel économiquement viable. Avec cette modification, leur efficacité de conversion du CO2 en biocarburant est beaucoup plus élevée. La société travaille maintenant avec la compagnie pétrolière ExxonMobil pour atteindre l’objectif de produire 10 000 barils de biocarburant d’algues par jour d’ici 2025.
Tomates épicées
Des scientifiques du Brésil et de l’Irlande utilisent CRISPR pour créer la première tomate naturellement épicée. Il s’avère que la tomate porte déjà de nombreux gènes pour produire de la capsaïcine, le composé qui rend les piments épicés. Avec des ajustements de CRISPR, les chercheurs pourraient leur donner les gènes manquants pour les rendre épicés.
Les piments sont difficiles à cultiver. Elles nécessitent des conditions très spécifiques, produisent des niveaux de chaleur incohérents et ont un rendement beaucoup plus faible que les tomates. Grâce à CRISPR, il serait plus facile d’obtenir la capsaïcine épicée en la cultivant dans des tomates. Les chercheurs ont déjà créé un premier hybride de tomate et de piment, et bientôt nous les utiliserons peut-être pour faire de la salsa épicée.
Éradication des ravageurs
CRISPR pourrait nous aider à contrôler le nombre d’espèces animales qui transmettent des maladies infectieuses ou qui sont envahissantes dans un écosystème particulier. La technologie d’édition de gènes peut être utilisée pour créer des « moteurs génétiques » qui garantissent qu’une modification génétique sera héritée par toute la progéniture, se propageant dans une population animale sur plusieurs générations.
L’année dernière, des chercheurs de l’Imperial College de Londres, au Royaume-Uni, ont prouvé que cette technologie pouvait être utilisée contre l’espèce de moustique responsable de la propagation du paludisme. Ils ont introduit un gène qui, lorsque leurs deux parents le portent, empêche les femelles de pondre. Dans un essai avec des moustiques en cage, la population a été anéantie dès 7 générations après l’introduction de la transmission génétique.
Des chercheurs du monde entier envisagent maintenant de tester si une approche similaire pourrait servir à lutter contre les rats envahissants qui ravagent l’écosystème des îles avec des espèces menacées — et même à limiter les dégâts des chats sauvages en Australie. Cependant, il existe une controverse quant à savoir si l’utilisation des lecteurs de gènes est éthique et s’ils doivent être interdits.
Chevaux de course plus rapides
La société argentine Kheiron-Biotech édite le génome des chevaux de course pour créer des races plus rapides, plus fortes et de meilleurs cavaliers. Grâce à CRISPR, les chercheurs de l’entreprise ont pu modifier le gène codant pour la myostatine, une protéine cruciale pour la croissance des muscles. Ils ont produit des embryons sains et ils s’attendent à ce que les premiers chevaux naissent cette année.
En 2013, la Fédération Internationale des Sports équestres a levé l’interdiction qui empêchait les chevaux clonés de participer à des compétitions internationales. Depuis lors, les chevaux clonés participent et gagnent dans des sports tels que le polo, et avec l’édition de gènes, certains s’attendent à les voir participer aux Jeux olympiques à l’avenir.
Poissons plus nutritifs
Saumon génétiquement modifié qui croît deux fois plus vite que le saumon normal est déjà produit au Canada. Avec l’avènement de l’édition du gène CRISPR, les scientifiques pourraient aller encore plus loin. Un groupe de recherche en Norvège a utilisé CRISPR-Cas9 pour produire des saumons stériles, ce qui les rend meilleurs et moins susceptibles de tomber malades. Il empêche également le saumon de se reproduire s’il parvient à s’échapper des installations aquacoles.
Les chercheurs étudient maintenant des traits qui pourraient être améliorés à l’aide de CRISPR. « Nous sommes intéressés par l’amélioration de la génétique pour un meilleur bien-être des poissons, y compris la résistance aux maladies », m’a déclaré Anna Wargelius, chef du groupe de recherche. À l’avenir, la technique pourrait également être utilisée pour améliorer la teneur en oméga-3 du poisson afin de le rendre plus sain et plus nutritif.
Extinction
Bien que le terme semble provenir d’un roman de science-fiction, ce n’est pas le cas. Les scientifiques travaillent déjà à ramener des animaux éteints. Le premier candidat est le pigeon voyageur, autrefois habitant des forêts nord-américaines.
En utilisant la technologie CRISPR, les chercheurs prévoient d’introduire des gènes des pigeons voyageurs dans son parent moderne — le pigeon à queue de bande. Les hybrides seront élevés pendant plusieurs générations jusqu’à ce que l’ADN de la progéniture corresponde à celui de l’espèce éteinte. La première génération de pigeons « ressuscités » devrait éclore en 2022.
Peu de temps après, les mammouths pourraient suivre. Un groupe de Harvard travaille maintenant à ramener le mammouth laineux qui a disparu il y a des milliers d’années.
Illustration de couverture par Elena Resko. Images via. Cet article a été initialement publié en mars 2019 et a depuis été mis à jour pour refléter les changements dans le domaine.