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Vers des modifications génétiques de génomes humains ?

Publié en ligne le 10 juillet 2015 -
par Louis-Marie Houdebine

Les modifications du génome humain font l’objet d’un moratoire dans divers pays. Jusqu’à une date récente le manque d’efficacité et de fiabilité des techniques maintenait un tel projet totalement hors de portée et ce pour un temps qui paraissait indéterminé. Deux techniques nouvelles changent les règles du jeu tandis que des faits expérimentaux très récents permettent de mesurer les performances et les limites de ces techniques, incitant fortement à reposer la question de la légitimité de tels projets.

La première technique est la possibilité de procéder au séquençage de génomes entiers en quelques jours seulement et à des coûts modérés. Ceci permet d’identifier des gènes susceptibles d’être introduits dans le génome humain mais aussi de vérifier très précisément que les modifications génétiques en question sont bien celles qu’on attendait.

La deuxième technique permet le ciblage précis du gène à introduire dans le génome [1]. Les différents outils qui permettent le ciblage de gènes reposent sur le même principe. L’un de ces outils moléculaires CRISPR/cas9 forgé par Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier est particulièrement facile à utiliser et fiable. Lorsque ces complexes moléculaires sont introduits dans des cellules les deux brins de la double hélice d’ADN sont coupés aux sites choisis, ce qui active un mécanisme de réparation. En présence d’un fragment d’ADN contenant des séquences de bases semblables à celles du site, la réparation se fait avec une haute fréquence en remplaçant la région du site par le fragment d’ADN exogène. On peut donc ainsi remplacer un gène indésirable par une autre version de ce gène. On peut tout aussi bien inactiver le gène ciblé en le replaçant par un fragment d’ADN ne contenant pas de gènes actifs. Plus généralement ces outils permettent d’introduire un fragment d’ADN précisément en un site choisi du génome.

Ceci permet par exemple de remplacer expérimentalement la version cancérigène du gène BRCA1 par une version non pathogène. On peut tout aussi bien remplacer un des gènes indispensables pour la croissance des cornes par une version de ce même gène pris chez une vache sans cornes. Il est également possible d’inactiver des virus en invalidant certains de leurs gènes essentiels. Ces opérations sont si efficaces et fiables qu’elles peuvent être menées directement dans des embryons précoces, permettant à toutes les cellules de l’organisme de posséder le transgène et de le transmettre à la descendance.

Le ciblage de gènes n’est cependant pas uniforme dans les différents embryons. En effet le remplacement de gènes peut ne pas avoir eu lieu dans un embryon ou être effectif dans l’un ou les deux chromosomes d’origine parentale.

Dans le cas du gène « sans cornes » qui est dominant, il suffit que l’un des deux gènes parentaux des vaches pourvues de cornes soit remplacé par une version du gène provenant de vaches dépourvues de cornes pour empêcher la croissance des cornes. Il est possible chez les animaux de faire un choix des génomes individuels selon le remplacement de gènes qui est souhaité. Ce choix peut être effectué à partir des cellules de l’embryon, du fœtus ou du nouveau-né. Les animaux chez lesquels un seul des deux gènes parentaux a été remplacé (animaux hétérozygotes pour le gène) peuvent par ailleurs devenir homozygotes par croisement classique via la reproduction sexuée. On peut également procéder au remplacement in vitro de gènes dans des cellules somatiques et utiliser ces cellules génétiquement modifiées comme donneuses de noyaux pour obtenir des clones transgéniques homozygotes. C’est cette méthode qui est actuellement utilisée chez les animaux. La modification génétique d’intérêt est transmise aux troupeaux par les méthodes classiques de reproduction.

Les choses ne sont pas aussi simples pour des raisons techniques et éthiques lorsqu’il s’agit d’organismes humains. Le choix des embryons ou des nouveau-nés, les croisements des hétérozygotes et la mise en œuvre du clonage ne sont pas éthiquement acceptables. Les erreurs de ciblage sont rares mais possibles et elles ne sont pas d’avantage acceptables chez l’homme. Le protocole qui paraît actuellement le plus judicieux pour le remplacement de gènes chez l’homme pourrait donc être le suivant : 1) la modification génétique du génome aurait lieu dans des cellules de la lignée germinale qui sont les précurseurs des ovocytes et des spermatozoïdes, 2) ces cellules seraient maturées in vitro, 3) le séquençage de tout ou partie du génome des cellules maturées serait réalisé pour s’assurer que le ciblage a bien eu lieu sans autre modification du génome des cellules, 4) les cellules validées seraient utilisées pour procéder à des fécondations in vitro.

La question paraît donc ne plus être de savoir si mais quand des modifications génétiques de génomes humains auront lieu. Une limite est la maîtrise de la culture et du ciblage de gènes dans les cellules de la lignée germinale. Les spécialistes pensent qu’il faudra 10-20 ans pour y parvenir. Cela laisse du temps pour continuer à réfléchir à ce qui est éthiquement acceptable et ce qui ne l’est pas dans ce domaine mais les progrès techniques pourraient être plus rapides que ce qui est annoncé. La réflexion qui a commencé il y a quelques années a été précipitée par la publication provenant d’une équipe chinoise dans laquelle étaient rapportés les résultats d’une expérience visant à cibler l’intégration de gènes directement dans des embryons humains. Les résultats furent négatifs et le responsable de l’équipe, Junjiu Huang, a reconnu que cette expérience était très prématurée [2].

À l’initiative de J. Doubna une réunion de 20 chercheurs des USA parmi les plus compétents dans le domaine s’est tenue à Napa en Californie. Cette réunion, dans l’esprit de la conférence d’Asilomar qui a eu lieu en 1975 pour évaluer les bénéfices et les risques du génie génétique, s’est concrétisée par la signature par 18 chercheurs d’une lettre publiée dans Science [3]. Cette lettre contient quatre recommandations qui : 1) découragent vigoureusement toute tentative de modification génétique des cellules germinales humaines tant que la société n’aura pas précisé sa position dans le domaine, 2) proposent la création de forums regroupant des experts des communautés scientifique et éthique pour dispenser l’information sur les possibilités et les impacts éthiques, sociaux et législatifs des techniques de génie génétique mises en œuvre pour lutter contre des maladies humaines, 3) encouragent la recherche,dans une parfaite transparence, sur l’efficacité et la spécificité du système CRISPR/cas9 en particulier pour son application aux cellules germinales humaines, en utilisant des modèles animaux, 4) proposent la mise en place de groupes globalement représentatifs des développeurs et des utilisateurs des techniques de génie génétique ainsi que des experts en génétique, législation et éthique, mais aussi des membres de la communauté scientifique, du public, des agences gouvernementales et des groupes d’intérêt afin de définir la conduite à tenir face aux projets de modifications génétiques de génomes humains.

Certains chercheurs considèrent que les réglementations en vigueur concernant les modifications du génome humain sont suffisantes. D’autres font au contraire remarquer que certains pays n’ont pas adopté ces réglementations et que les événements actuels exigent une réactualisation des réglementations en vigueur. J. Doubna qui a une attitude très prudente sur le sujet pense que dans le futur, le refus de procéder à des corrections du génome pour prévenir des maladies humaines sera considéré comme non éthique, comme cela fut le cas en son temps pour la fécondation in vitro. Il est donc vraisemblable que les modifications génétiques de génomes humains pour prévenir des maladies deviendront une pratique relativement courante.Des sondages effectués aux USA indiquent que 46 % des citoyens de ce pays sont favorables à des applications médicales des modifications génétiques de génomes humains contre 15 % pour des projets visant à l’amélioration des hommes. Il restera longtemps très hasardeux de vouloir modifier génétiquement le comportement et les performances des humains [4-6]. Tout nous indique par ailleurs que le concept de génome parfait n’a pas de sens [7].

[1] Mussolino C., Cathomen T.(2013). RNA guides genome engineering.Nature Biotechnology. 31(3) :208-9. doi : 10.1038/nbt.2527.
[2] Liang P., Xu Y., Zhang X., Ding C., Huang R., Zhang Z., Lv J., Xie X., Chen Y., Li Y., Sun Y., Bai Y., Songyang Z., Ma W., Zhou C., Huang J. (2015). CRISPR/Cas9-mediated gene editing in human tripronuclear zygotes.Protein Cell. 6(5) : 363-372. doi : 10.1007/s13238-015-0153-5
[3] Baltimore D., Berg P., Botchan M., Carroll D., Charo R.A., Church G., Corn J.E., Daley G.Q., Doudna J.A, Fenner M., Greely H.T., Jinek M., Martin G.S., Penhoet E., Puck J., Sternberg S.H1., Weissman J.S., Yamamoto K.R. (2015). A prudent path forward for genomic engineering and germline gene modification.Science 348(6230) : 36-38. doi : 10.1126/science.aab1028
[4] Bosley KS. et al. (26 auteurs) (2015) CRISPR germline engineering—the community speaks. Nature Biotechnology. 33(5) : 478-486.
[5] Editorial. (2015). Next-generation genome editing.Nature Biotechnology. 33(5) : 429.
[6] Sheridan C. (2015) CRISPR germline editing reverberates through biotech industry Nature Biotechnology. 33(5) : 431-432.
[7] Regalado A. Engineering the Perfect Baby.MIT Technology Review. (5 mars 2015).http://www.technologyreview.com/featuredstory/535661/engineering-the-perfect-baby/


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