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Modifier le génome avec CRISPR

Faire des manipulations génétiques facilement et pour pas cher ? C'est devenu possible grâce à une nouvelle technique qui s'est développée en quelques années : CRISRP/Cas9. Une technique d'une grande puissance, mais qui implique de grandes responsabilités... Écrit et réalisé par David Louapre © Science étonnante * MES LIVRES : - "Mais qui a attrapé le bison de Higgs ?" https://www.amazon.fr/gp/product/B07R7BZZ5J/ - "Insoluble, mais vrai !" https://www.amazon.fr/gp/product/2081486776/ * ME SOUTENIR : http://www.tipeee.com/science-etonnante * SUR LES RESEAUX SOCIAUX : Facebook : https://www.facebook.com/sciencetonnante Twitter : https://www.twitter.com/dlouapre * LE BLOG : http://scienceetonnante.com Images : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_transcription.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/Shots_for_all,_Vaccines_keep_Airmen_healthy_150323-F-IT851-010.jpg https://pixabay.com/fr/adn-la-biologie-m%C3%A9decine-g%C3%A8ne-163466/

ScienceEtonnante

8 years ago

J'ai remarqué une chose, c'est que quand je vous fais des vidéos qui parlent de bio, ça a l'air de vous intéresser vachement moins que la physique fondamentale et pourtant je vais quand même continuer. La technique dont je veux vous parler aujourd'hui porte un nom un petit peu barbare, elle s'appelle CRISPR/Cas9, et pourtant je suis sûr que quand vous aurez fini de regarder cette vidéo, vous serez content d'en avoir entendu parler parce qu'il s'agit d'une technique qui va très certainement révol
utionner la génétique. ♪ [Générique] ♪ Ces derniers temps, on entend assez régulièrement parler de l'idée de faire des manipulations génétiques, que ce soit pour faire des OGM ou bien faire de la thérapie génique. Pourtant, aller modifier le génome d'une plante ou d'un animal ou, à plus forte raison, d'un être humain, ce n'est quand même pas si simple que ça. Ajouter un gène nouveau à un organisme, c'est quelque chose qu'on arrive parfois à faire. A l'inverse, atténuer un gène, dans certaines ci
rconstances on peut le faire aussi. Mais ce qui est particulièrement difficile, c'est d'aller directement modifier un gène dans l'ADN, en tous cas, c'est un petit peu plus compliqué que d'aller corriger des fautes avec un traitement de texte. Enfin ça c'était avant, puisque avec CRISPR, la technique dont je vais vous parler aujourd'hui, vous allez voir que aller modifier un gène directement dans l'ADN est devenu presque aussi facile que d'utiliser un traitement de texte... enfin presque. Comme s
ouvent en sciences, tout ça a commencé d'une manière un peu fortuite et assez éloignée de ce qu'on allait en faire à la fin. Il y a une trentaine d'années, des chercheurs Japonais ont découvert dans le génome d'une bactérie des petites séquences répétées qui sont des palindromes. Un palindrome c'est un mot qui peut se lire dans les deux sens comme bob, rotor ou encore ressasser. D'accord, mais un palindrome d'ADN, ça veut dire quoi ? Pour comprendre, il faut commencer par rappeler ce que c'est q
ue l'ADN. L'ADN est une longue molécule qui est formée de briques élémentaires qu'on appelle les bases. Il y a quatre bases possibles et on les désigne par les lettres A, T, G et C. Donc votre génome, mon génome, le génome du concombre que j'ai mangé tout à l'heure, tout ça se résume à une longue suite de lettres parmi ces quatre. Ce qu'ont remarqué nos chercheurs Japonais en 1987, c'est que dans le génome de certaines bactéries, on trouvait des séquences d'ADN en palindromes, c'était des séquen
ces qui faisaient à peu près une trentaine de bases et entre ces séquences, on avait des séquences normales qui faisaient à peu près la même taille et ce sont ces petites séquences palindromes qu'on a plus tard appelées CRISPR pour: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. A l'époque ces chercheurs n'avaient absolument aucune idée de ce à quoi servaient ces palindromes et en fait les choses en sont restées là pendant à peu près une vingtaine d'années jusqu'à ce que quelqu'un dé
couvre que l'important dans l'histoire, ce n'était pas les palindromes, c'était ce qu'il y avait entre les palindromes parce que ces séquences intermédiaires sont en fait exactement identiques à de l'ADN de virus. Oui, c'est ça, de l'ADN de virus au milieu de l'ADN des bactéries. Vous vous demandez peut-être pourquoi des bactéries posséderaient de l'ADN d'un virus, et bien c'est pour se défendre contre lui parce que les virus sont encore plus petits que les bactéries et donc certains virus sont
susceptibles d'infecter les bactéries de la même manière qu'ils nous infectent nous. D'ailleurs, il y a toute une classe de virus qu'on appelle des bactériophages et ils ont une forme que, personnellement, je trouve absolument incroyable, on croirait qu'ils sont sortis d'un film de science fiction genre La Guerre des Mondes. Là par exemple, on voit des bactériophages en train d'infecter une bactérie. Donc, comment font les bactéries pour se défendre contre ces virus et bien elles essayent de con
server un petit bout de leur ADN, ce qui leur permet de les identifier et de les détruire si jamais ils se recroisent. Vous savez, c'est un petit peu analogue au principe de la vaccination, pour certaines maladies, notre organisme a une forme de mémoire et le fait d'avoir déjà été exposé une fois permet de se défendre par la suite. Ces séquences mystérieuses qui se trouvent entre les palindromes, c'est ça la mémoire des bactéries, c'est un petit peu comme si les bactéries gardaient une photo de
leur agresseur pour être capables de l'identifier par la suite. Finalement, ces petits bouts d'ADN, c'est un peu le principe de l'affiche "On recherche mort ou vif". Notez d'ailleurs que c'est un mécanisme qui est vachement plus efficace que notre vaccination puisque le fait qu'il soit dans l'ADN fait qu'il est héréditaire et il se transmet de générations en générations. Moi, le fait que mon père se soit fait vacciner contre la tuberculose quand il était jeune ne me donne pas son immunité, je su
is obligé de me refaire vacciner, alors que ces bactéries qui ont stocké de l'ADN de virus dans leur propre ADN vont passer cette mémoire à toute leur descendance. ♪ [Générique] ♪ Je vous ai dit que ces petits morceaux d'ADN de virus que les bactéries stockent jouent un peu le rôle des affiches "On recherche mort ou vif", alors tout ça c'est très bien, mais pour que le système fonctionne, il faut l'équivalent du chasseur de primes, vous savez, celui qui va regarder l'affiche et qui va ensuite tr
ouver le méchant pour le buter. ♪ [Bande sonore de western] ♪ Ces chasseurs de primes, dans le cas des bactéries, se sont des enzymes qu'on appelle CAS. Ces enzymes sont capables d'aller retrouver de l'ADN de virus et de le découper pour le neutraliser. Mais pour comprendre vraiment comment ça se passe, il faut aller un petit peu dans les détails. Une chose que vous savez peut-être, c'est que l'ADN n'est en général pas utilisé tel quel, nos cellules fabriquent d'abord un intermédiaire qu'on appe
lle l'ARN qui est une molécule à un seul brin qui est complémentaire de l'ADN et qui contient essentiellement la même information. Donc, la fabrication de l'ARN à partir de l'ADN, c'est l'étape qu'on appelle la transcription. Voilà comment marche le mécanisme de défense. Quand une bactérie subit une agression, elle se met à faire la transcription de toute la partie de l'ADN dans lequel il y a les palindromes et les petits morceaux d'ADN de virus. Les petits bouts d'ARN qui correspondent aux séqu
ences intermédiaires sont donnés aux protéines CAS et les protéines CAS les utilisent, en quelque sorte, comme photo d’identification. Ces protéines CAS se baladent ensuite dans la bactérie et si elles trouvent un bout d'ADN qui colle avec leur ARN, c'est qu'il appartient à un virus donc elles s'y accrochent et le découpent. Donc vous voyez qu'au total, ces bactéries possèdent un système qui est absolument génial qui leur permet d'aller identifier des petits bouts ciblés d'ADN et d'aller les déc
ouper. Ça c'est la nature qui nous le donne et c'est là qu'intervient l'idée géniale, celle d'utiliser ce système pour aller faire de la chirurgie du génome. La mise en place de cette idée est due essentiellement à deux femmes scientifiques, une Américaine, Jennifer Doudna et une Française, Emmanuelle Charpentier. Doudna et Charpentier ont travaillé ensemble avec une enzyme CAS particulière qu'on appelle la CAS9 et elles ont montré que cette enzyme, on pouvait la programmer pour qu'elle aille dé
couper des petits bouts d'ADN de manière ciblée et ça, pas seulement avec de l'ADN de virus. Imaginons qu'on repère un gène dans une cellule et qu'on ait envie d'aller le découper et bien il suffit de refiler l'ARN correspondant à une enzyme CAS9, d'injecter tout ça dans la cellule et CAS9 va trouver la cible et la découper comme si elle croyait attaquer un virus. CAS9 est, en gros, l'équivalent de "Rechercher et Couper", vous savez, "Ctrl + F, Ctrl + X". Alors, "Rechercher, Couper" c'est bien,
mais ce qui serait encore mieux ça serait de pouvoir faire "Rechercher, Remplacer", c'est-à-dire d'être capable d'aller cibler une séquence donnée de l'ADN, de l'enlever et de la remplacer par quelque chose d'autre. Ça, Doudna et Charpentier ont montré que ça marchait assez facilement parce qu'il existe un mécanisme de réparation dans les cellules qu'on appelle la recombinaison homologue qui fait que, si jamais il y a un morceau d'ADN qui est endommagé, les cellules vont, en permanence, essayer
de le restaurer. Le petit miracle c'est que, imaginons que vous vouliez couper un gène et le remplacer par une variante de ce gène, vous programmez CAS9 pour faire la découpe, ensuite vous injectez dans le coin le nouveau gène que vous voulez faire et grâce au mécanisme de recombinaison homologue, c'est votre nouveau gène qui va être pris et utilisé pour faire la réparation et donc vous aurez remplacé un gène dans l'ADN. Grâce à CAS9 et au mécanisme de la recombinaison homologue, vous aurez pu f
aire "Rechercher, Remplacer" dans de l'ADN. C'est pas génial ça ?! En fait, en soi, ce n'est pas complètement nouveau, il existait déjà des techniques qui permettaient de faire ça, mais ça coûtait très très cher et c'était très très long parce qu'il fallait designer une protéine spécifique suivant le gène que vous vouliez remplacer. Ce qui est magique avec CAS9, c'est que vous utilisez une seule protéine et simplement vous la programmez différemment avec un petit bout d'ARN qui va bien. Il faut
évidemment des techniques de microbiologie pour faire ça, mais pour vous donner une idée de à quel point c'est simple, si vous savez quelle séquence d'ADN vous voulez cibler, il existe une boite qui va vous fournir le petit bout d'ARN correspondant en quelques jours, pour seulement 65$. Evidemment, la découverte et la mise au point de cette technique a fait l'effet d'une bombe en biologie et tout le monde s'est mis à l'appliquer à à peu près tout et n'importe quoi. A des bactéries bien sûr, mais
aussi à des levures, à des vers, à des poissons, à des souris et bien sûr, au bout d'un moment à des cellules humaines... et ça marche partout ♪ [Générique] ♪ CRISPR, ou plutôt l'enzyme CAS9, c'est donc la possibilité d'aller modifier à volonté n'importe quel morceau d'ADN d'à peu près n'importe quelle espèce et évidemment ça ouvre des perspectives formidables pour la recherche en biologie et en médecine. Par exemple, on peut utiliser cette technique pour savoir à quoi sert un gène. Vous savez,
on a séquencé le génome de tout un tas d'espèces, mais dire qu'on a séquencé le génome ne veut pas dire qu'on comprend à quoi sert chacun des gènes, au contraire, il n'y a qu'une poignée de gènes qu'on comprend vraiment. Donc grâce à la technique CAS9, on peut aller modifier ou découper un gène et regarder ce qu'il se passe pour comprendre à quoi servait ce gène. Evidemment, quand on parle de manipulation du génome, on pense tout de suite aux OGM. Alors, les OGM dans nos assiettes, c'est vrai q
ue ce n'est pas forcement hyper ragoûtant, mais il faut bien voir qu'il y a d'autres applications des OGM. Par exemple, l'insuline que des millions de diabétiques s'injectent chaque jour est faite à partir d'une bactérie OGM à qui on a introduit un nouveau gène, le gène de l'insuline humaine, pour que ces bactéries produisent de l'insuline humaine. Cet exemple là en particulier est ancien donc il n'a pas été fait avec la méthode CRSPR et CAS9, mais le fait que cette nouvelle technique soit facil
e et disponible ouvre tout un tas d'applications du même genre. Par exemple, il y a des gens qui essayent de modifier grâce à CAS9 le génome de certaines levures pour leur faire produire des biocarburants. Il y a évidemment tout un tas d'applications pour essayer de produire des céréales qui résisteraient mieux aux maladies comme le mildiou, par exemple et puis il y a même un projet complètement fou de gens qui essayent de modifier l'ADN des moustiques pour les rendre résistants à la malaria. La
malaria, ou le palud c'est la même chose, je rappelle que c'est quand même le plus gros assassin de la planète puisqu'il cause 650 000 morts par an. Il faut bien voir qu'un des avantages de CAS9 par rapport aux manipulations génétiques qu'on pouvait faire avant, c'est que c'est un outil extrêmement précis, on va vraiment juste remplacer ce qu'on a besoin et donc ça limite grandement les risques d'avoir des effets secondaires. Sur le plan thérapeutique, cette technique là suscite aussi pas mal d
'espoirs, vous savez peut-être qu'il y a beaucoup de maladies génétiques qui sont parfois dues au dysfonctionnement d'un seul gène et donc si on était capables de traiter ce gène, on pourrait guérir les personnes correspondantes. C'est le cas, par exemple, de la mucoviscidose qui est causée par la mutation d'un seul gène qu'on appelle CFTR ou encore de la myopathie qui est causée par une mutation du gène DMD et il y en a plein d'autres, la maladie de Huntington, la drépanocytose, l'hémophilie, e
tc... Evidemment, faire des modifications génétiques comme ça chez un adulte, ça s'annonce quand même compliqué parce qu'on a des milliards de cellules dans le corps et donc on a des milliards de copies d'ADN donc on imagine qu'il faudrait aller toutes les corriger pour complètement guérir une maladie. Mais si on imagine faire une modification du génome juste après la fécondation, au moment où l'embryon n'est constitué que d'une seule cellule, il n'y a qu'une seule copie de l'ADN à corriger pour
faire complètement disparaître la maladie. Donc il y a quelques mois, des scientifiques ont montré que c'était possible de faire ça sur un singe macaque, ils ont fait une fécondation in-vitro, ensuite grâce à CAS9 ils sont allés modifier l'ADN de l'embryon et ensuite ils ont réimplanté l'embryon dans une mère porteuse. La mère porteuse a finalement donné naissance à un animal viable dont l'ADN avait été modifié. Evidemment, je pense que vous voyez où je veux en venir, si on est capables d'aller
modifier individuellement des cellules d'un embryon pour trafiquer leur ADN, ça ouvre la voie à de l'eugénisme. Récemment, un groupe de recherche de l'université Sun Yat-sen en Chine a franchi ce que certains considèrent comme la ligne rouge, puisqu'ils ont été, grâce à CAS9, faire de la modification de l'ADN d'embryons humains. Il faut bien noter qu'ils ont fait ça en utilisant des embryons qui de toute façon n'étaient pas viables et qu'ils ont fait ça, à priori, pour la bonne cause puisque c'
était pour montrer qu'on pouvait guérir chez ces embryons une maladie qu'on appelle la thalassémie. Mais quand même pour la première fois, on a fait de la manipulation génétique de l'ADN d'un embryon humain et donc même si ça suscite des espoirs, ça fait quand même un peu froid dans le dos. Je pense que vous comprenez maintenant pourquoi je tenais absolument à vous parler de CRISPR et CAS9 parce que c'est une technique qui s'est développée vraiment à une vitesse fulgurante, en quelques années et
elle permet de faire des choses qu'on pensait totalement inaccessibles avant et donc il va falloir qu'il y ait de sérieux débats bioéthiques qui aient lieu pour décider quels sont les usages acceptables de cette technique sur l'être humain et à la vitesse à laquelle vont les choses, à mon avis, il vaudrait mieux ne pas trop tarder pour que ce débat ait lieu. Merci d'avoir suivi cette vidéo, même si c'était de la bio, si elle vous a plu n'hésitez pas à la partager. Comme d'habitude vous pouvez v
ous abonner à la chaîne, me retrouver sur les réseaux sociaux, Facebook, Twitter. Ceux qui le souhaitent peuvent me soutenir sur Tipeee, un grand merci à tous les tipeurs et vous pouvez aussi me retrouver sur mon blog qui s'appelle Science Étonnante. Merci, à bientôt.

Comments

@rochbouchayer9120

HAHHAHA les premières secondes ça fait très "vous êtes pas content ? et bas j'en ai rien à faire, je vais continuer comme je veux, nah !"

@uws75th

Je suis fasciné par la clarté de tes exposés sur chacun des sujets que tu abordes... Et par ta rigueur scientifique.. sur bien des sujets que je connais très bien, je ne note pas un seul contresens ni une seule contrevérité ou erreur... clair et sans facilités de langage qui brouilleraient le sens.... Bravo!!

@princesseparfaite7039

Passionnant et c'est ce que je préfère comme sujet : la science de la vie

@crabeenrecherchedemploi1429

presque 8 ans plus tard je me base principalement sur cette vidéo pour mon sujet de grand oral au bac, merci beaucoup 🙏🙏

@jeoker

Déjà en physique c’était passionnant mais ça l’est tout autant en biologie, merci pour ton travail de qualité 👍🏻

@romaincesbron2913

Mais mais... qu'est ce que tu racontes la biologie est tout aussi intéressante et ce sujet encore plus merci de me l'avoir fait découvrir :).

@christophecarabin4509

Ne t'arrêtes surtout pas, la biologie c'est super!!!

@thomaslemoine5959

Toujours aussi bien ! Dommage que tes vidéos sur des sujets de biologie soient moins appréciées, c'est tout aussi intéressant que le reste !

@DarkTyphondu30

j'pense que tu devrais continuer les vidéo sur la bio : )

@igemparis-saclay5074

Super cool vidéo! Bravo! La vulgarisation scientifique en France a besoin de ce genre d’initiative ;)

@joeblack2586

Ces techniques me font froid dans le dos. D'autant qu'elles ne coûtent pas cher et sont presque à portée de tous. Ca me rappelle "La mort blanche" de Franck Herbert. Merci pour tes vidéos.

@Bendaxx

Je regarde cette vidéo suite au prix Nobel décernée a ces 2 dames en 2020. Vidéo très bien expliquée et très claire ! Tu as quand même 4 ans d'avance :p

@TheBillBonzai

Elles ont eu un prix Nobel ces deux femmes ? Car franchement c'est juste incroyable comme découverte !

@MrNoukkis

Bienvenue à Gattaca !

@Dalyal56

Je suis le seul à voir la réplique "un grand pouvoir implique de grandes responsabilités" ^^ ? Très bonne vidéo au passage

@manondekoninck2485

Et dire qu’aujourd’hui c’est le prix Nobel de chimie ! 🧬

@rycable

merci pour cette vidéo ! je trouve les explications claires et précises. J'aime bien le sujet et les réflexions sur l'éthique.

@isidorebissei2727

J'ai choisi avec mes camarades ce sujet pour le TPE ! Merci beaucoup Mr. David ! ❤❤❤

@ineshettey8372

Il existe donc des possibilités de se débarrasser de certaines maladies qui sont encore pour certains impossibles à guérir mais les gens pensent plutôt à modifier des génomes d’embryons humains. Merci vraiment pour cette vidéo on comprend beaucoup de choses. Cette technologie est surprenante.

@MghtyMax-from-Nantes

Vidéo d'utilité publique ce 26 aout 2021. Merci David !