Des chercheurs de Cornell découvrent une approche plus sûre du forçage génétique

Des chercheurs de Cornell découvrent une approche plus sûre du forçage génétique

Mark Lynas*

Image : Jill George, NIH

Selon un article publié la semaine dernière dans la revue Nature Communications, des chercheurs de l'Université Cornell ont développé ce qu'ils espèrent être une approche plus sûre du forçage génétique.

Le forçage génétique peut potentiellement modifier le patrimoine génétique d'espèces entières en utilisant la technologie d'édition de gènes CRISPR-Cas9 pour contourner la génétique mendélienne conventionnelle et forcer un gène ciblé à être hérité par tous les descendants en seulement quelques générations.

Beaucoup de gens espèrent que le forçage génétique contribuera à des résultats bénéfiques, tels que l'éradication du paludisme, la réduction des ravageurs agricoles ou l'élimination des espèces envahissantes des îles afin de prévenir l'extinction des animaux indigènes.

Cependant, le pouvoir inhérent du forçage génétique signifie qu'une fois libérés, la propagation des gènes pourrait être difficile à contrôler. Même s'ils étaient relâchés sur des îles ou d'autres endroits isolés, quelques individus échappés pourraient éventuellement propager le gène à l'ensemble de la population mondiale d'une espèce.

Le risque élevé de conséquences imprévues rend difficile la réalisation d'essais sur le terrain de potentielles applications du forçage génétique. L'approche de Cornell atténue ce risque en faisant qu'un nombre important d'individus, au-dessus d'un certain seuil, devraient s'échapper d'une zone d'essai afin que les nouveaux gènes se propagent plus largement.

Dans le forçage génétique classique, les scientifiques modifient génétiquement un individu d'une espèce pour qu'il transmette la séquence génétique forcée à sa progéniture. Lorsqu'un organisme hérite de la séquence de forçage d'un parent, la machinerie CRISPR coupe et colle la séquence de forçage dans l'allèle de type sauvage hérité de l'autre parent.

Cela signifie que la progéniture a la séquence de forçage dans les deux moitiés de son génome et la transmettra à son tour à tous ses descendants. La séquence de forçage continuera ensuite de se propager, éliminant finalement les allèles de type sauvage (variants génétiques) de l'ensemble de la population.

Il a été démontré que cette approche de base fonctionne dans des populations confinées en laboratoire de levure, de mouches des fruits, de moustiques et de souris. Cependant, le potentiel de propagation incontrôlée des gènes forceurs signifie que même les tests initiaux en dehors du laboratoire peuvent être trop risqués.

La nouvelle approche développée par les scientifiques de Cornell est appelée système « toxin-antidote recessive embryo » (embryon récessif toxine-antidote –TARE). Dans ce système, on produit un allèle de forçage qui sert de « toxine » en ciblant un gène qui est essentiel au fonctionnement d'un organisme.

Le gène ciblé est également « haplosuffisant », ce qui signifie qu'un organisme peut survivre avec une seule copie fonctionnelle du gène plutôt que deux. Le gène de forçage coupe les allèles de type sauvage, les désactivant – et lorsqu'un descendant hérite de deux copies de ce gène cassé, il ne survivra pas.

Mais le gène modifié porte également un élément de « sauvetage », une séquence qui permet au gène de continuer à fonctionner, bien qu'avec une séquence d'ADN légèrement différente, de sorte qu'il ne sera donc pas reconnu et ciblé à nouveau. Les individus héritant d'une copie de ce gène survivront et la transmettront.

Cela signifie que le forçage continuera de se propager, mais il lui donnera également moins de vigueur. En d'autres termes, le forçage génétique ne devrait pouvoir se propager plus largement que si l'apport initial d'individus porteurs du forçage dépasse un certain seuil.

Par exemple, si seulement un ou deux moustiques modifiés s'échappaient d'un site d'essai sur le terrain sur une île, ils ne menaceraient pas l'ensemble de la population mondiale de l'espèce, car il faudrait libérer davantage d'individus manipulés pour que le transfert de gènes fonctionne.

Cette « dynamique d'invasion dépendant du seuil » est proposée comme un avantage majeur du nouveau système de forçage génétique TARE, en particulier si le nouveau gène modifié impose un coût de fitness à l'organisme au-delà de la perte de certains descendants qui héritent de deux copies cassées du gène cible.

Les scientifiques écrivent : « Une telle dynamique dépendante du seuil pourrait être souhaitable pour permettre de limiter les forçages à certaines régions, car elle empêcherait son établissement dans d'autres régions par un petit nombre d'individus en migration. »

Ils notent également que cela est « en contraste frappant avec les forçages de type homing [classiques], qui sont autonomes à n'importe quelle fréquence d'introduction dans les modèles déterministes ».

Les chercheurs soulignent également que la dynamique du nouveau système TARE diminue la probabilité qu'une espèce puisse développer une résistance aux gènes forceurs introduits. En effet, les modifications de l'ADN dans le gène cible qui lui permettraient d'éviter d'être reconnu par le système de forçage rendraient également la progéniture incapable de survivre en raison de la fonction essentielle du gène.

Le nouvel article, intitulé « A toxin-antidote CRISPR gene drive system for regional population modification » (un système de forçage génétique CRISPR toxine-antidote pour la modification de populations régionales), a été publié dans Nature Communications le 27 février 2020. L'auteur principal est Jackson Champer, chercheur postdoctoral au Département de Biologie Computationnelle de l'Université Cornell. L'article est en accès libre.

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* Source : https://allianceforscience.cornell.edu/blog/2020/03/cornell-researchers-find-safer-approach-to-gene-drives/

Voici le résumé de « A toxin-antidote CRISPR gene drive system for regional population modification » (un système de forçage génétique CRISPR toxine-antidote pour la modification de populations régionales), de Jackson Champer, Esther Lee, Emily Yang, Chen Liu, Andrew G. Clark et Philipp W. Messer (nous découpons) :

« Des systèmes de forçage génétique conçus sur la base d'un mécanisme de guidage pourraient rapidement propager des altérations génétiques dans une population. Cependant, ces systèmes sont confrontés à un obstacle majeur sous la forme d'une résistance contre le forçage. De plus, ils devraient être hautement invasifs.

Ici, nous présentons le système de forçage génétique embryon récessif toxine-antidote (TARE – Toxin-Antidote Recessive Embryo). Il fonctionne en perturbant un gène cible, en formant des allèles létaux récessifs, tout en sauvant des individus porteurs du forçage avec une version recodée de la cible.

La modélisation montre que ces systèmes de forçage auront une dynamique d'invasion dépendant d'un seuil, ne se propageant que lorsqu'ils sont introduits au-dessus d'une fréquence dépendant de l'aptitude physique. Nous démontrons un système TARE chez la drosophile avec une transmission de 88 à 95 % par des hétérozygotes femelles. Ce forçage a pu se propager à travers une grande population en cage en seulement six générations après son introduction à une fréquence de 24 % sans aucune évolution apparente de la résistance.

Nos résultats suggèrent que les système TARE constituent des candidats prometteurs pour le développement de forçages efficaces, flexibles et confinables régionalement pour la modification des populations.

Comments

[Il est là, c'est pas Seppi]

Et voilà un article qui montre que les OGM sont une technologie très contrôlée et qu'on ne fait pas n'importe quoi avec eux, contrairement à ce que laisse entendre la propagande biotausaurus.