Utiliser CRISPR pour concevoir de meilleurs aliments

Utiliser CRISPR pour concevoir de meilleurs aliments

Jenna Gallegos

Photo: Ashley Katz

Les scientifiques utilisent maintenant une technologie pionnière appelée CRISPR pour éditer les propres gènes d'une plante, introduisant une foule de nouveaux traits qui profitent directement aux consommateurs.

Des fruits et légumes qui ne se tachent pas ou ne brunissent pas

En 2015, des scientifiques de la Pennsylvania State University ont décrit le premier produit édité par CRISPR : un champignon qui ne brunit pas lorsqu'il est coupé.

Le brunissement dans les plantes, c'est comme l'enflure chez les humains. Quand nous sommes blessés ou malades, nous enflons. Lorsque les plantes sont coupées, talées, grignotées par des insectes ou infectées, elles brunissent. Le brunissement aide la plante à résister à d'autres attaques ou infections, mais comme avec toute enflure non traitée, il y a des conséquences. Les tissus meurent.

Le brunissement est principalement contrôlé par les gènes de la polyphénol oxydase (PPO). Les scientifiques de Penn State ont utilisé CRISPR pour désactiver un gène PPO dans les champignons. Auparavant, une approche différente avait été utilisée pour inactiver des gènes PPO dans les pommes et les pommes de terre.

Les pommes, les pommes de terre et les champignons qui ne brunissent pas finissent quand même par pourrir. Mais ils ne brunissent tout simplement pas. Cela signifie qu'ils sont moins susceptibles d'être endommagés pendant la récolte ou le transport et qu'ils pourront rester plus longtemps dans les rayons des magasins et les réfrigérateurs domestiques, ce qui peut aider à résoudre l'énorme problème du gaspillage alimentaire.

Les champignons, les pommes de terre et les pommes qui ne brunissent pas ne sont qu'un début. Les lésions et les infections activent les gènes PPO dans les tomates, les ananas, le blé, les poires, les concombres, les raisins, les cerises, les mangues, etc., ce qui en fait des candidats potentiels pour des solutions issues de l'édition des gènes.

Blé et noix hypoallergéniques

Les allergènes sont généralement des protéines comme le gluten. Théoriquement, les scientifiques peuvent utiliser CRISPR pour désactiver les gènes qui conduisent à des protéines allergènes.

Pour de nombreuses plantes allergéniques, il existe des dizaines de gènes responsables d'allergies. Afin de rendre le blé sûr pour les personnes atteintes de la maladie cœliaque, les scientifiques devraient désactiver 45 gènes. Jusqu'à présent, ils ont réussi à retirer 35 d'entre eux en utilisant CRISPR.

Avant la révolution CRISPR, les méthodes de génie génétique plus anciennes ont été utilisées pour faire des progrès vers des variantes hypoallergéniques de riz, de soja, de pommes, de bouleaux, de tomates, de carottes et d'arachides.

Malheureusement, certains des gènes qui provoquent des réactions allergiques sont également importants pour la croissance de la plante, de sorte que les réduire au silence a des conséquences. Les 13 gènes responsables des allergènes dans les arachides constituent une part importante de la teneur totale en protéines de l'arachide, ce qui rend la création d'arachides hypoallergéniques particulièrement difficile.

Si on arrive à les créer, les aliments hypoallergéniques devront être soigneusement séparés de leurs homologues allergènes. Il est peu probable que cela soit jamais assez bien fait pour donner aux personnes gravement allergiques la confiance nécessaire pour baisser la garde. Mais pour ceux qui souffrent d'allergies mineures, les aliments hypoallergéniques édités par CRISPR pourraient fournir un soulagement extrêmement bienvenu.

Des produits plus sains

La valeur nutritionnelle d'une culture peut être améliorée de trois façons : en augmentant l'activité des gènes qui codent pour des composés sains ; en éteignant les gènes qui produisent des composés indésirables ; ou en ajoutant de nouveaux gènes pour introduire des nutriments qui ne sont pas produits naturellement ou ne sont pas très bien absorbés à partir d'un aliment donné.

La troisième approche, appelée biofortification, a particulièrement retenu l'attention des spécialistes du génie génétique qui cherchent à améliorer la nutrition. En utilisant des techniques de modification génétique plus traditionnelles, des scientifiques œuvrant dans l'humanitaire ont produit des cultures biofortifiées comme le riz et le manioc avec des nutriments comme la vitamine A, le fer, le folate et le zinc. De tels projets aident à lutter contre la malnutrition dans les communautés à faibles revenus.

Mais les carences en nutriments ne sont pas les seuls problèmes de santé liés à l'alimentation. Des plantes modifiées par édition des gènes pourraient également être utilisées pour combattre l'obésité et les maladies cardiaques.

Le riz et d'autres cultures riches en glucides contiennent plusieurs sortes d'amidons. Certains amidons sont facilement digérés en sucres. D'autres, comme l'amylose, transitent sans être digérés et servent de fibres alimentaires. Les scientifiques ont déjà utilisé CRISPR pour produire du riz à haute teneur en amylose, une option plus saine pour les personnes en surpoids ou diabétiques. CRISPR est également utilisé pour produire des huiles avec des profils d'acides gras plus sains, y compris enrichies en oméga-3.

Des molécules comme les tanins et les antioxydants trouvés dans les fruits et légumes de couleur foncée ont été associées à la santé cardiaque et à la protection contre le cancer. CRISPR a également été utilisé pour produire des tomates violettes riches en antioxydants. Bien que les avantages pour la santé de ces composés soient débattus, ce projet démontre le potentiel d'utilisation de CRIPSR pour enrichir les plantes en molécules protectrices.

Perspectives d'avenir : pois plus sucrés, tomates sans pépins, fleurs fluorescentes et plus encore

Tout trait qui est contrôlé par un ou quelques gènes est susceptible d'être modifié pour créer des plantes cultivées avec toutes sortes d'avantages pour le consommateur. Dans certains cas, le goût pourrait également être amélioré. Par exemple, la douceur des pois et l'amertume des concombres sont contrôlées dans une large mesure par un petit nombre de gènes.

La décision de l'USDA de ne pas imposer de nouvelles réglementations sur les cultures éditées par CRISPR a évité aux huiles enrichies en oméga-3 d'avoir à subir six années de tests pour un coût de l'ordre de 50 millions de dollars. À ce prix, seuls les traits qui bénéficiaient de façon spectaculaire aux agriculteurs avaient auparavant une chance d'accéder au marché, et seules les grandes entreprises pouvaient se permettre de les développer. L'édition de gènes par CRISPR dans les plantes pourrait ainsi marquer le début d'une nouvelle ère de cultures alimentaires produites par les universités, avec de grands avantages pour le consommateur.

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Source : https://allianceforscience.cornell.edu/blog/2018/05/using-crispr-design-superior-foods/