De nouveaux ciseaux moléculaires pour l'édition du génome

Les généticiens n'y vont pas par quatre chemins lorsqu'ils parlent de CRISPR-Cas9 : révolution est le mot qui leur vient le plus souvent à la bouche. Et toute avancée dans la conception de cet outil de génie génétique, telle que celle que vient de décrire sa codécouvreuse Jennifer Doudna, de l'université de Berkley, est accueillie avec intérêt.

Il faut dire que cet outil – association d'une enzyme (Cas9) et d'une portion d'ARN capable de repérer une séquence complémentaire dans l'ADN cible – offre aux scientifiques la possibilité de couper facilement une portion précise du génome. Cela permet, pour un coût très faible, une multitude d'applications allant de la création de souris génétiquement modifiées à la correction de maladies géniques. La chose a déjà été tentée à des fins de recherche par une équipe chinoise puis par une équipe américaine sur des embryons humains.

Ces tentatives sont toutefois rarissimes. L'éventuelle application thérapeutique de CRISPR-Cas9 suscite en effet de nombreuses questions éthiques. Et techniquement, elle ne sera possible que si les généticiens ont l'assurance complète de couper une version très précise du génome.

Augmenter la précision

Or pour l'heure, CRISPR-Cas9 n'est pas en mesure de donner ce genre de garantie. C'est en revanche le cas de son cousin et possible successeur CRISPR-Cas12a. Cette version du complexe CRISPR gagne en popularité dans le monde de la recherche sur l'édition du génome, car il se révèle plus précis et spécifique que les complexe CRISPR-Cas9 et CRISPR-Cas3 actuellement utilisés.

Concrètement, lorsque Cas9 est introduite dans une cellule, l'ARN auquel on l'a associé reconnaît une région spécifique du génome. Cas9 s'y fixe et y introduit une cassure destinée à inactiver le gène ciblé, à le supprimer ou à accueillir un fragment d'ADN exogène.

Le problème de Cas9 est qu'elle établit des liaisons très fortes avec les nucléotides de la séquence d'ADN qu'il est censé reconnaître. En théorie, cela devrait faciliter le travail de l'endonucléase, mais en pratique, il suffit que 2 ou 3 nucléotides soient reconnus pour que Cas9 s'y fixe solidement, quand bien même il ne s'agirait pas de la région du génome que les chercheurs souhaitaient couper.

D'où l'intérêt de travailler avec une autre enzyme. Cas12a agit plus comme un « velcro », en multipliant les liaisons faibles. Tous les nucléotides de la séquence génétique doivent être reconnus pour qu’une fixation solide se fasse. Le chercheur qui l'utilise est donc plus sûr de découper la bonne partie du génome.

Screening bactérien

Il restait encore un obstacle à l'utilisation massive de Cas12a : l'absence de molécules capables de bloquer ou moduler son activité enzymatique, comme c'est le cas pour Cas9 ou Cas3. C'est cette carence que les chercheurs viennent de combler.

Dans un premier papier, la biochimiste Jennifer Doudna et ses collègues décrivent une méthode bio-informatique employée pour passer en revue un panel de protéines bactériennes susceptibles de bloquer l'action de Cas12a. Leur idée était simple : soumettre les bactéries à un complexe CRISPR-Cas12a dont l'action devrait se révéler fatale à la bactérie, à moins que cette dernière ne dispose des inhibiteurs capables de la protéger.

Ils ont ainsi découvert, chez les bactéries survivantes, trois protéines inhibitrices spécifiques de Cas12a, dont la plus puissante s'est révélée être AcrVA1. Les auteurs précisent que leur approche pourrait être employée pour n'importe quel autre système CRISPR.

Dans une seconde étude, Nicole Marino et ses collègues de l'université de Californie à San Francisco ont également identifié plusieurs protéines dont l'AcrVA qui disposait, une fois encore, de la meilleure activité inhibitrice contre la plupart des variants de Cas12a.