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Comment fonctionne l’outil CRISPR Cas9, objet du prix Nobel de Chimie 2020.

Marie Marotel

Le système dénommé CRISPR pour « Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats » ou « courtes répétitions palindromiques regroupées et régulièrement espacées » existait déjà de manière naturelle chez les bactéries. Elles s’en servent comme mécanisme de défense pour reconnaitre et éliminer les virus qui les infectent. En effet, elles peuvent capturer des morceaux d’ADN de ces virus et les intégrer à leur génome (pour donner les séquences CRIPSR). Ainsi elle sont capables de « se souvenir » de ces virus et de les inactiver en coupant leur ADN par la suite. Cet outil naturel a ensuite été adapté pour les besoins de la recherche fondamentale.

On parle maintenant de technique d’édition CRISPR/Cas9. Le principe utilise la protéine Cas9, une enzyme capable de couper l’ADN à des endroits spécifiques du génome. Pour cela, on apporte à l’enzyme des petites séquences (les ARN guides) qui vont indiquer l’endroit à cibler dans le génome : c’est-à-dire, là où l’on souhaite couper. Puis en apportant une nouvelle matrice d’ADN, on va pouvoir remplacer la coupure par ce que l’on souhaite. En effet, la cellule possède un système de réparation de l’ADN endommagé. Ce mécanisme va utiliser la matrice ADN qu’on lui apporte comme modèle pour réparer le gène. En revanche, en absence de matrice, la machinerie va s’efforcer de réparer et ainsi introduire des erreurs qui ont pour conséquence l’invalidation du gène car sa séquence n’est plus correcte. Ainsi, on peut donc ajouter, enlever ou altérer des séquences d’ADN.

Ce système a de nombreuses applications dans les laboratoires : on peut ainsi supprimer un gène, ce qui permet d’étudier l’impact de son absence dans les cellules, ou encore introduire une mutation identifiée dans certaines maladies pour déterminer l’effet de cette mutation sur les fonctions cellulaires. Au contraire, on peut remplacer une séquence mutée par la version saine.  Il est également possible de réaliser des études à grande échelle : en inactivant, un à un, différents gènes afin d’identifier quels sont ceux jouant un rôle dans un processus donné. Pour cette dernière utilisation, on crée une sorte de « bibliothèque » contenant les ARN guides qui vont cibler les différents gènes. En introduisant cette bibliothèque dans un ensemble de cellules d’intérêt, on peut ainsi obtenir un groupe de cellules dans lequel chacune présente un gène inactivé et analyser quelles cellules présentent un avantage (ou un désavantage). Cette technique a d’ailleurs été employée pour identifier une partie des gènes permettant aux cellules tumorales d’échapper à la réponse immunitaire.

A terme, l’outil, qui est peu coûteux, facile d’emploi et rapide, peut même être utilisé en thérapie génique pour traiter certaines pathologies (cancer ou maladies génétiques par exemple).

A propos du rédacteur Marie Marotel
Marie MarotelChercheur postdoctoral en Immunologie à l'Université d'Ottawa.
Spécialisée dans l'étude des cellules NK.


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