L'édition génomique

Exposé sur l’édition génomique

Introduction:

Depuis toujours de nombreuses techniques ont été mises au point afin d’améliorer la génétique des organismes vivants, par exemple le croisement des plantes, la sélection génétique ou les OGM. L’édition génomique est une autre technique de modification de l’ADN qui se développe depuis les années 1980. Elle a permis aux scientifiques de faire de grandes avancées et a désormais gagné tous les domaines de la science et de la médecine.

Nous pouvons donc nous interroger: qu’est-ce que l’édition génomique, et quelles sont ses limites?

Ainsi, pour répondre à cette problématique, nous étudierons dans un premier temps le principe de l’édition génomique. Puis, dans un second temps, nous verrons ensemble ses applications possibles en nous appuyant sur une technique concrète (CRISPR-Cas9) (1) avant d’observer dans une dernière partie que l’édition du génome possède cependant des limites.

AXE 1: brouillon

Pour commencer, nous allons très rapidement faire un bref rappel sur les principes de la réplication cellulaire afin de vous permettre de bien comprendre notre exposé sur l’édition génomique.

Au cours de la phase S, l’ADN subit une réplication. Il s’agit de la formation de deux copies qui, en observant les règles d’appariement des bases, conservent chacune la séquence des nucléotides de la molécule initiale. Cette réplication est possible grâce à une enzyme qu’on nomme l’ADN polymérase et se fait selon un modèle semi-conservatif. Cependant il peut arriver que les enzymes qui copient l’ADN (ADN polymérases) génèrent des erreurs lors de la synthèse du nouveau brin, pouvant provoquer l’apparition de maladies héréditaires et de biens d’autres anomalies. C’est à ce niveau que l’édition génomique peut intervenir.

L’édition génomique est une technique de modification de l’ADN qui se révèle être récente. Elle a permis aux scientifiques d’améliorer leurs connaissances dans plusieurs domaines et a commencé à réellement être prise au sérieux en 1993, lorsque Francisco Juan Martínez Mojica inventa le terme CRISPR (2).

A présent, observons le principe de l’édition génomique avec un peu plus de détails: au cours de l’édition du génome, les chercheurs utilisent un guide couplé à des nucléases capables de reconnaître spécifiquement une séquence sur le génome et de couper à cet endroit. Ensuite, des processus de réparation se déclenchent et commettent des « erreurs », ce qui permet d’inactiver le gène ciblé. Il est également possible de fournir à la cellule, en même temps que la nucléase, la copie d’un gène pour qu’il soit intégré au moment de la réparation et remplace le gène initial. Les possibilités sont multiples : les chercheurs peuvent créer des mutations précises dans des gènes pour en observer les effets ou à l’inverse corriger des mutations. Ils peuvent aussi inactiver des gènes, insérer de nouveaux fragments d’ADN, modifier l’expression des gènes, etc. En outre, des premiers essais cliniques se fondant sur cette approche ont débuté, visant à traiter des maladies monogéniques, certains cancers ou encore des maladies infectieuses.(3)

Par ailleurs, en 2012, l’arrivée du système CRISPR-Cas9, mis au point par Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna, a révolutionné l’édition génomique en la rendant plus abordable et plus facile d’utilisation. Mais alors, en quoi consiste le système CRISPR-Cas9? Cette technologie est fondée sur le système de défense naturellement présent chez les bactéries : une enzyme utilise une molécule d’ARN guide pour identifier et couper un segment précis du génome. Une fois la coupure réalisée, la bactérie va elle-même réparer son ADN. Ces processus de réparation sont rapides, mais peu fiables car ils peuvent retirer ou ajouter à la séquence ADN une ou deux paires de bases en moyenne, voire beaucoup plus. Ainsi, le système CRISPR-Cas9 agit en 4 étapes:

-Premièrement, on crée une séquence d'ARN non codante appelée CRISPR qui cible très précisément la séquence nucléotidique à modifier.

- Cet ARN se lie à la protéine Cas9 et reconnaît la zone cible.

- L’enzyme Cas9 coupe la séquence d'ADN..

- En fonction de la modification souhaitée, des séquences indésirables peuvent être supprimées ou de nouvelles donnant les caractères souhaités peuvent être insérées.

Le système CRISPR-Cas9 est donc un outil très puissant qui permet d’éditer le génome de manière simple, spécifique et programmable. De plus, cette technologie a un large éventail d’applications, allant de la biologie classique à la biotechnologie et à la médecine. Le système CRISPR-Cas9 peut donc résoudre de nombreux problèmes, notamment en corrigeant certaines mutations. De plus,les modifications apportées à un gène peuvent devenir héréditaires et l’ADN des génomes des générations futures pourra contenir cette modification. (4)

Axe 2: brouillon

Voyons les applications possibles de l’édition génomique. Tout d’abord, l’édition génomique pourrait évidemment être appliquée dans le domaine de la chirurgie génétique. En effet, en permettant d’introduire un gène sain ou de corriger une mutation dans les cellules d’un patient, l’édition génomique ouvre la voie à de potentielles thérapies génétiques. Par exemple, en 2016, des chercheurs chinois sont parvenus à injecter des lymphocytes T génétiquement modifiés chez un patient atteint d'un cancer du poumon pour que ces dernières puissent reconnaître et attaquer les cellules tumorales (5). Par ailleurs, l’édition génomique est également utilisée dans le développement de médicaments. En effet, le CRISPR-Cas9 permet de manipuler des circuits biologiques, pour obtenir des matériaux synthétiques utiles à la diffusion de médicaments dans l’organisme, et de mettre au point de nouveaux médicaments. Elle est également appliquée dans la recherche et la biotechnologie,

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