Le "copier-coller" de la génétique Crispr-Cas9 a beau avoir révolutionné l'édition du génome depuis 2012, il présente encore des faiblesses techniques. Ce 21 octobre 2019, c'est un "traitement de texte" complet que dit avoir mis au point l'américain David Liu, figure mondiale de la biochimie. Dans une étude publiée par Nature, il présente un outil dit "prime editing" qui, au lieu de couper et remplacer des séquences génétiques comme Crispr, est capable de modifier le code génétique lettre par lettre. A, T, C, G... Un gène est toujours une succession de plusieurs de ces 4 lettres qui correspondent aux acides aminés essentiels : Adénine, Thymine, Cytosine et Guanine. Toute l'information contenue dans notre génome est codée à l'aide ces 4 éléments de base. Et parfois, une maladie génétique ne tient qu'à l'inversion de deux lettres dans un seul gène. C'est le cas de la plus courante d'entre elles : la drépanocytose, une maladie du sang causée par l'inversion d'un A et d'un T dans le gène HBB.
Une édition sans dommages pour le génome
La capacité de "prime editing" à intervenir sur une seule lettre à la fois est ainsi un atout face à Crispr-Cas9. L'outil mis au point en 2012 par Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier coupe à des endroits certes extrêmement précis, mais plusieurs lettres à la fois, et sur les deux brins de la double hélice. Or dans ce cas, les chercheurs sollicitent les mécanismes de réparation de l'ADN. Ce qui introduit un risque d'erreur qui ralentit les applications possibles de Crispr dans le domaine clinique. L'obstacle technique des effets hors-cible (les "off-target") qui provoquent des modifications collatérales dans le génome n'est ainsi toujours pas bien résolu.
L'équipe de David Liu du Massachusetts Institute of Technology et de l'université Harvard travaille depuis plusieurs années sur une stratégie plus fine. En 2017 le chercheur parlait de "l'éditeur de base" dans une grande interview accordée à La Recherche : "Notre technique, nommée "éditeur de base", est une version d'édition génétique plus précise que Crispr. Au lieu de "ciseaux", elle peut être expliquée avec l'image d'une gomme et d'un crayon : on efface une lettre et on la réécrit. Les lettres d'une paire de bases, A-T par exemple, sont ainsi transformées en l'autre type de paire, G-C. Cette conversion peut annihiler une mutation causant une maladie. Et parce que nous ne coupons pas l'ADN, nous n'y introduisons pas d'éléments indésirables : nous minimisons les effets dits "hors cible".
Le "copier-coller" de la génétique Crispr-Cas9 a beau avoir révolutionné l'édition du génome depuis 2012, il présente encore des faiblesses techniques. Ce 21 octobre 2019, c'est un "traitement de texte" complet que dit avoir mis au point l'américain David Liu, figure mondiale de la biochimie. Dans une étude publiée par Nature, il présente un outil dit "prime editing" qui, au lieu de couper et remplacer des séquences génétiques comme Crispr, est capable de modifier le code génétique lettre par lettre. A, T, C, G... Un gène est toujours une succession de plusieurs de ces 4 lettres qui correspondent aux nucléotides essentiels : Adénine, Thymine, Cytosine et Guanine. Toute l'information contenue dans notre génome est codée à l'aide ces 4 "briques du vivant". Et parfois, une maladie génétique ne tient qu'à l'inversion de deux lettres dans un seul gène. C'est le cas de la plus courante d'entre elles : la drépanocytose, une maladie du sang causée par l'inversion d'un A et d'un T dans le gène HBB.
Une édition sans dommages pour le génome
La capacité de "prime editing" à intervenir sur une seule lettre à la fois est ainsi un atout face à Crispr-Cas9. L'outil mis au point en 2012 par Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier coupe à des endroits certes extrêmement précis, mais plusieurs lettres à la fois, et sur les deux brins de la double hélice. Or dans ce cas, les chercheurs sollicitent les mécanismes de réparation de l'ADN. Ce qui introduit un risque d'erreur qui ralentit les applications possibles de Crispr dans le domaine clinique. L'obstacle technique des effets hors-cible (les "off-target") qui provoquent des modifications collatérales dans le génome n'est ainsi toujours pas bien résolu.
L'équipe de David Liu du Massachusetts Institute of Technology et de l'université Harvard travaille depuis plusieurs années sur une stratégie plus fine. En 2017 le chercheur parlait de "l'éditeur de base" dans une grande interview accordée à La Recherche : "Notre technique, nommée "éditeur de base", est une version d'édition génétique plus précise que Crispr. Au lieu de "ciseaux", elle peut être expliquée avec l'image d'une gomme et d'un crayon : on efface une lettre et on la réécrit. Les lettres d'une paire de bases, A-T par exemple, sont ainsi transformées en l'autre type de paire, G-C. Cette conversion peut annihiler une mutation causant une maladie. Et parce que nous ne coupons pas l'ADN, nous n'y introduisons pas d'éléments indésirables : nous minimisons les effets dits "hors cible".
"C'est très impressionnant"
À l'époque toutefois, son équipe ne parvenait pas à maîtriser les 12 combinaisons de permutation de lettres. C'est chose faite avec le "prime editing", qui marque une étape décisive. "Ils l'ont testé dans tous les sens, ça fonctionne pour toutes sortes de variations génétiques, sans effets hors-cibles, c'est très impressionnant, souffle Hervé Chneiweiss, membre du comité expert de l'OMS sur l'édition du génome humain. La revue Nature n'a même pas attendu que le papier ait fini d'être édité pour le mettre en ligne tant il paraît important. Ça laisse envisager une application clinique peut-être plus aisée qu'avec Crispr où il persiste des incertitudes", ajoute-t-il.
Pour l'instant, les tests ont été faits sur des cellules humaines in vitro uniquement. 175 corrections ou suppressions différentes ont été effectuées avec succès, notamment pour la drépanocytose. "C'est fantastique. Le nombre de mutations qui peuvent être introduites est l’une des plus grandes avancées. C’est énorme", s'enthousiasme auprès de Nature Erik Sontheimer, biologiste moléculaire à l'University of Massachusetts Medical School in Worcester. Un bémol toutefois, la machinerie de "prime editing" est imposante et pourrait s'avérer difficile à acheminer au cœur des cellules dans un organisme vivant.
Abandonner Crispr-Cas9 ?
Faudra-t-il jeter Crispr-Cas9 ? "Chaque système a ses avantages et ses inconvénients, et je pense qu’ils auront des applications complémentaires en recherche fondamentale, en médecine ou en agronomie", a expliqué David Liu. Il est très improbable que l'outil soit abandonné. En effet, si "prime editing" promet d'être très performant lorsque la modification à apporter est isolée ou réduite, Crispr restera nécessaire pour réaliser des insertions ou des suppressions plus importantes comprenant des séquences de lettres. En d'autres termes, comme Crispr-Cas9 est parfois présenté comme le scalpel de la chirurgie du gène, "prime editing" pourrait être considéré comme de la micro-chirurgie. Quoi qu'il en soit, la ruée vers le génome n'est pas près de s'arrêter.
