UP' Magazine L'innovation pour défi

Physarum polycephalum

Il n’a pas le moindre neurone, mais cet organisme est capable d’apprentissage

Il n'a pas le moindre neurone mais il est capable d’apprendre : un organisme vivant étonnant constitué d'une unique cellule a montré qu'il savait tirer des leçons de ses expériences pour se nourrir sans risque, révèle une étude. "C'est la première fois que l'on prouve qu'un organisme unicellulaire est capable d'apprentissage", déclare à l'AFP Romain Boisseau, chercheur en biologie et co-auteur de cette étude publiée mercredi.
 
Pour la première fois, des chercheurs viennent de démontrer qu'un organisme dépourvu de système nerveux est capable d'apprentissage. Une équipe du Centre de recherches sur la cognition animale (CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier) a réussi à démontrer qu'un organisme unicellulaire, le protiste Physarum polycephalum, est capable d'une forme d'apprentissage nommée habituation. Cette découverte permet d'éclairer l'origine de la capacité d'apprentissage durant l'évolution, avant même l'apparition du système nerveux et du cerveau. Elle pourrait également amener à s'interroger sur la capacité d'apprentissage d'autres organismes extrêmement simples comme les virus et les bactéries. Ces résultats sont publiés dans la revue Proceedings of the Royal Society B le 27 avril 2016.
 
La capacité d'apprentissage et la mémoire sont des éléments clés dans le monde animal. Tirer des leçons de ses expériences et adapter son comportement en conséquence est vital pour un animal qui vit dans un environnement fluctuant et potentiellement dangereux. Cette faculté est généralement considérée comme l'apanage d'organismes dotés d'un cerveau et d'un système nerveux. Pourtant les organismes unicellulaires doivent eux aussi s'adapter au changement. Manifestent-ils des capacités d'apprentissage ? Des bactéries ont certes une faculté d'adaptation, mais elle se produit sur plusieurs générations et relève donc plutôt de l'évolution. Une équipe de biologistes a donc cherché à apporter la preuve qu'un organisme unicellulaire pouvait apprendre. Ils ont choisi d'étudier le protiste Physarum polycephalum, une cellule géante qui vit dans les sous-bois et fait preuve d'étonnantes aptitudes, telles résoudre un labyrinthe, éviter des pièges ou optimiser sa nutrition2. Mais on savait très peu de choses jusqu'à présent sur sa capacité d'apprentissage.
 
Le héros de l'étude, Physarum polycephalum, ne paie pas de mine. Vivant dans les sous-bois des régions tempérées, il ressemble à un champignon jaune gluant. Mais ce n'en est pas un.
Lointain cousin des plantes, des champignons et des animaux, il est apparu sur Terre environ 500 millions d'années avant l'Homme.
Formé d'une seule cellule, il compte des milliers, voire des millions de noyaux et peut recouvrir des surfaces de plusieurs mètres carrés grâce à ses extensions (pseudopodes).
Il est capable de se déplacer à la vitesse de 5 centimètres par heure pour trouver de la nourriture.
Surnommé "le blob" par les chercheurs, en raison de son côté informe et en référence au film de science-fiction "The Blob" où une masse venue d'ailleurs dévorait les humains, le glouton Physarum polycephalum se nourrit de bactéries et champignons notamment.
Mais il est aussi fan d'avoine. Et c'est là que démarre l'expérience.
 
Lors d'une expérience de neuf jours, les scientifiques ont donc confronté différents groupes de ce protiste à des substances amères mais inoffensives, qu'ils devaient traverser afin d'atteindre une source de nourriture. Un groupe était ainsi confronté à un « pont » imprégné de quinine, un autre à un pont de caféine tandis qu'un groupe témoin devait simplement passer sur un pont non imprégné. Au tout début réticents à franchir les substances amères, les protistes ont appris au fur et à mesure des jours qu'elles étaient inoffensives et les ont traversées de plus en plus rapidement, se comportant au bout de six jours de la même façon que le groupe témoin. La cellule a donc appris à ne plus craindre une substance inoffensive après y avoir été confrontée à plusieurs reprises, un phénomène que les scientifiques nomment habituation. Au bout de deux jours sans contact avec la substance amère, le protiste retrouve son comportement initial de méfiance. Par ailleurs, un protiste habitué à la caféine manifeste un comportement de défiance vis-à-vis de la quinine, et inversement. L'habituation est donc bien spécifique à une substance donnée.
 
L'habituation est une forme d'apprentissage rudimentaire qui a été caractérisée chez l'aplysie (un invertébré aussi appelé lièvre de mer)3. Cette forme d'apprentissage existe chez tous les animaux, mais n'avait encore jamais été trouvée chez un organisme dépourvu de système nerveux. Cette découverte ouvre la possibilité de rechercher des types d'apprentissage chez d'autres organismes très simples comme les virus ou les bactéries.
 
 
 
Sources : CNRS et AFP

 

champignon CRISPR Yang

Un champignon modifié par CRISPR ouvre la voie à la dérégulation de l’édition des plantes

La nouvelle est arrivée comme une lettre à la poste. Yinong Yang, chercheur en pathologies des plantes à l’Université de Pennsylvanie a reçu ce 13 avril un courrier lui confirmant que son champignon génétiquement modifié pourrait être mis sur le marché sans aucune obligation réglementaire. Cela semble fort banal, s’il ne s’agissait du premier feu vert donné à un organisme vivant modifié par la fameuse méthode CRISPR/Cas9. Derrière ce champignon de Yang, une kyrielle de légumes, arbres ou animaux vont pouvoir prétendre au même avantage : s’affranchir de toutes les contraintes réglementaires qui pèsent sur les organismes génétiquement modifiés (OGM).
 
Une aubaine pour tous les semenciers qui espèrent ainsi éviter les coûts exorbitants des dossiers d’enregistrement des OGM, qui peuvent s’élever à plus de 30 millions de dollars, selon Allen Van Deynze, du Centre de biotechnologies des plantes de l’Université de Californie à Davis. C’est cette raison d’ailleurs qui fait que Monsanto et les autres géants de la semence ne proposent plus de graines de légumes transgéniques. « Les marchés sont trop restreints, reconnaît Bill Johnson, sélectionneur chez Seminis, filiale de Monsanto. 

Magic mushroom ? 

Revenons à nos champignons. Chacun aime acheter ces légumes quand ils sont bien blancs. C’est justement pour conserver plus longtemps cette apparence, en évitant le brunissement que Yinong Yang a effectué quelques menues « corrections » sur le génome de ce thallophyte banal (Agaricus bisporus). Il a simplement enlevé un des six gènes qui produise  une enzyme, la polyphenol oxidase responsable du brunissement, obtenant une réduction de l’activité enzymatique de 30%. L’Agence chargée d’assurer la santé des plantes et des animaux (APHIS) « ne considère pas que les champignons blancs édités avec la méthode CRISPR/Cas9 décrite en octobre 2015 par le chercheur, aient besoin d’être réglementés » a indique le département américain de l’agriculture au chercheur Yinong Yang. Une des raisons de cette position est que le champignon ne contient pas d’ADN étranger issu de virus ou de bactéries. 

LIRE AUSSI DANS UP' : CRISPR : Révolution dans l’histoire humaine ou méga bombe à retardement ? 

Il faut bien souligner ici l’avantage de l’édition de gènes par CRISPR/Cas9 : plus besoin de recourir à des vecteurs (virus ou bactéries) pour introduire de l’ADN dans les cellules. C’est pourquoi, les nouvelles techniques de sélection supplantent rapidement les vieux outils de génie génétique. 
 
 
Le champignon de Yang rejoint ainsi une trentaine d’autres organismes génétiquement modifiés  qui échappent au système de surveillance américain, souligne Emily Waltz, dans un article paru le 14 avril dans la revue Nature. Depuis cinq ans, ont en effet déjà été mis, hors réglementation OGM aux Etats-Unis,  une série d’organismes – pour la plupart des plantes - fabriqués avec d’autres techniques d’édition comme les nucléases à doigt de zinc (ZFN) ou les TALEN (nucléases activatrices de transcription). 
 

Comment classer les outils d’édition ? 

Cette décision survient alors que les Etats Unis sont en train de revoir leurs règles de régulation des OGM par un processus appelé « Coordinated Framework for Regulation of Biotechnology ». Un Comité a été constitué par les Académies des Sciences, des technologies et de la médecine pour présenter les produits biotechs à venir. Sa première réunion s’est tenue ce 18 avril. La question des critères reconnus collectivement pour classer un organisme comme OGM sera décisive : la nature de la modification (ajout ou suppression d’ADN, modulation d’expression), l’origine des séquences greffées (intra espèce ou pas), l’évaluation des effets dits collatéraux (off target), capacité de traçabilité pour la sécurité…
Il sera bien sûr question de savoir si la référence aux modes d’obtention est conservée ou bien si les pressions pour ne considérer que le produit final comme au Canada sont justifiées et peuvent gagner la partie. 
Dans ce jeu des parties prenantes, le Centre pour la sécurité alimentaire (Center for Food Safety) joue un rôle clé ralliant les activistes des Amis de la Terre, EcoNexus ou ceux du Centre pour la génétique et la société qui ont organisé le 14 avril une session d’information intitulée « GMO 2.0 : redésigner la vie, des plantes à l’homme ». Ces groupes revendiquent de considérer des critères d’usage et de développement de ces technologies. Ils demandent par exemple d’évaluer les systèmes complets de protection des plantes c’est-à-dire la plante anti-herbicide et son herbicide ou de prendre en charge les contaminations possibles vers les champs en agriculture biologique. 

Un fossé entre consensus scientifique et opinion publique 

L’an dernier un sondage réalisé par le Pew Research Center (think tank basé à Washington qui fournit des statistiques) a révélé que la moitié des Américains considèrent les OGM comme « non sûrs ». Par contre la population scientifique semble beaucoup plus rassurée que le grand public puisque le même sondage a montré que 88% des scientifiques voient les OGM sans crainte pour la santé. « Cet écart impressionnant entre le consensus scientifique et l’opinion publique – mélangé avec une grande méfiance vis-à-vis de Monsanto – empêche toute discussion sereine sur les avantages et les risques des modifications de génome, estime la journaliste du Washington Post, Rachel Feltman. Les organismes régulateurs devront aborder les risques cachés des OGM qui restent problématiques, en définissant des lignes directrices scientifiquement valables pour l'étude et la régulation de cultures CRISPR modifié ».
 
En France, l’Institut de biotechnologies vertes (IBV) a proposé de trier les techniques d’édition de gènes en reconnaissant le statut d’OGM aux plantes qui reçoivent un transgène par les méthodes ZFN ou TALEN ou qui sont le fruit d’une nouvelle combinaison génétique. Ce tableau de classification permet de positionner chaque technique par rapport à la directive européenne 2001/18/CE  (pour l’environnement) et le règlement européen 1829/2003/CE dédié à l’alimentation humaine et animale). Complexe, cette proposition semble susceptible d’induire quantité de litiges. Le chantier est ouvert en Europe avec un travail d'éclaireur qui a été fait par les Pays-Bas. 
La France a pris l'option de se référer à l'avis du Haut Conseil des biotechnologies - publié début mars - qui a été controversé et a occasionné le départ des associations du Comité économique, éthique et social. 
 
On n’a pas encore vu réapparaitre l’interrogation sur l’utilité des propriétés ajoutées aux plantes, qui occupait le devant des discussions sur les OGM des années 90. Il est toujours utile de s’interroger sur ceux qui bénéficient des « améliorations ». Le champignon CRISPR anti brunissement est-il si bon pour les consommateurs ? Car si l’apparence donnera à penser que le champignon est frais, les tissus n’en seront pas moins vieillissants. La qualité alimentaire passe-t-elle encore à l’as ?
 
 

The debate over genetically modified foods is about to get a lot more

 
 

 

Crispr-cas9

CRISPR : Révolution dans l’histoire humaine ou méga bombe à retardement ?

Alors que des chercheurs chinois annoncent avoir modifié le gène d’embryons humains afin de les rendre résistant au virus du Sida, la technologie qu’ils ont employée est sur toutes les lèvres.
Depuis quelques mois, ce mot imprononçable, CRISPR, arrive en effet de plus en plus souvent dans les manchettes des gazettes. Ce n’est pas une nouvelle marque de chips ou de boisson énergisante. Non, c’est un outil biogénétique capable de modifier le vivant, aussi simplement que vous le faites pour corriger ou améliorer, par copier-coller, votre prose dans un éditeur de textes. Une révolution scientifique dont la maternité revient à deux femmes, Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna, que nous avons déjà présentées dans UP’, et qui obtiendront sans nul doute, un jour prochain, le Prix Nobel.
 
CRISPR, prononcez « crispeur », est l’acronyme de Clustered regularly interspaced short palindromic repeats. Si on traduit cette expression en français pour tâcher d’être plus clair (Courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées), on n’est guère plus avancé. Si on m’avait demandé de baptiser un outil en passe de révolutionner l’espèce humaine, j’aurais certainement choisi un autre mot. Mais on ne m’a rien demandé…

Le couteau suisse biologique

La révolution CRISPR a commencé en 2012 quand la française Emmanuelle Charpentier, associée à l’américaine Jennifer Doudna, démontrent qu’un mécanisme bactérien pouvait être détourné pour modifier, corriger ou réécrire le génome d’un organisme vivant. Et cela, aussi simplement et facilement que de corriger une faute d’orthographe ou modifier une phrase par un copier-coller dans un traitement de texte. De fait, cette technique est souvent associée à l’expression « édition – editing – du génome ».
 
Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna
 

LIRE DANS UP’ : Une biologiste française invente l’arme absolue pour corriger, améliorer ou rééditer la vie

Souvent représenté par l’image d’un couteau-suisse biologique, CRISPR -Cas9, c’est son nom complet, renferme deux outils en un. L’un, « cas9 », est une protéine découpeuse d’ADN ; l’autre est un petit brin d’ARN, qui sert de guide afin de positionner l’enzyme Cas9 sur la section du ruban d’ADN que l’on souhaite découper. Imaginez des ciseaux qui vont précisément, au niveau d’un gène, sectionner un brin d’ADN et lui en substituer un autre. Un jeu d’enfant. On enlève le bout de gène défectueux ou indésirable et on le remplace aussi sec par un autre.
Quand on sait que de nombreuses maladies ont une origine génétique, on comprend que cette découverte mette le monde de la médecine sens-dessus- dessous.  Car, comme l’explique David Blickard, le directeur du laboratoire de biologie de synthèse de l’Institut Pasteur à nos confrères du journal Les Échos, « La seule façon de véritablement guérir une personne d’une maladie génétique, c’est de corriger la ou les mutations génétiques associées ».

De la haute couture au sur-mesure

Utiliser des protéines découpeuses d’ADN n’est pas, en soi, une nouveauté. Dès les années 1960, les généticiens travaillent à manipuler de l’ADN à l’aide de protéines, des nucléases, pour certaines programmables. Mais il s’agit d’un travail de haute expertise, fait de nombreux essais-erreurs, nécessitant des moyens considérables. Hervé Chneiweiss, président du Comité d’éthique de l’Inserm confie qu’avec CRISPR on est passé du sur-mesure à la fabrication en série. De Chanel, à Zara. En effet, et cela ne manque pas de faire froid dans le dos, CRISPR est à la portée de (presque) tout le monde. David Blickard affirme : « Avec CRISPR, reprogrammer une nucléase ne représente plus que quelques jours de travail et quelques dizaines d’euros de matériel, autant dire rien ». Si vous vous y connaissez un peu en biologie, vous pourrez vous amuser à manipuler CRISPR pour éliminer et remplacer un gène.
 
Avec cette découverte, tout ou presque devient possible en ingénierie génétique humaine, animale ou végétale. On peut ainsi activer ou éteindre à volonté l’expression d’un gène, le modifier, l’enlever, l’hybrider. Alain Fischer, professeur au Collège de France, interrogé par l’Obs le 10 décembre 2015 déclarait que le CRISPR -Cas9 constituait « un saut technologique majeur en sciences de la vie et peut-être demain dans la thérapie génique. Nous savions déjà modifier et couper de l’ADN, mais pas de façon aussi précise et aussi aisée ».

Convoitises et expérimentations tous azimuts

Une telle simplicité d’utilisation ne manque pas d’attiser les convoitises et de tenter toutes sortes d’expérimentations. La dernière en date a fait la semaine dernière, la une de tous les journaux du monde : des chercheurs chinois seraient parvenus à modifier le gène d’embryons humains afin de les rendre résistants au virus du Sida. L’année dernière, d’autres biologistes, chinois eux-aussi de l’université Sun Yat-Sen, à Canton avaient utilisé CRISPR -cas9 sur des embryons humains porteurs d’une grave maladie du sang. L’expérience s’était soldée par un succès total puisque 7 embryons sur les 86 qu’ils avaient traités ont présenté des cellules avec un gène réparé. Mais ce n’est qu’un début.
 
De nombreuses startups évoluant dans le domaine des biotechs ont éclos dans le sillage de cette invention. eGenesis, un des pionniers de la xenotransplantation, introduit des gènes humains dans des fœtus de porcs afin de fabriquer des poumons transplantables sur l’homme. Recombinetics crée avec la même technique des vaches sans cornes afin qu’elles se blessent moins dans les élevages. Une équipe de chercheurs de l’Imperial College of London travaille, par la technique génétique du CRSIPR-cas9, à l’éradication des moustiques Anopheles gambiae, l’un des principaux vecteurs du paludisme.
 
La seule citation du mot CRISPR déclenche un inventaire à la Prévert d’applications possibles. Déjà plus de 1300 articles scientifiques ont été consacrés à cette méthode et pas moins de 4000 laboratoires répartis partout dans le monde y travaillent. Les expérimentations vont bon train, encadrées avec plus ou moins d’efficacité par le bon sens si ce n’est l’éthique scientifique ou la réglementation. S’ajoute à cette course contre la montre une compétition féroce pour l’attribution de brevets, de parts de marché ou d’avantages concurrentiels entre pays. Une géopolitique du CRISPR est en effet en train d’émerger avec d’un côté les pays sensibles aux dimensions éthiques et d’autres, moins regardant, qui recherchent avant tout à placer leurs pions sur l’échiquier mondial des biotechs.
 
Toutes sortes d’applications sont envisagées : thérapie génique, reconstitution d’espèces animales disparues, inactivation de gènes pour stériliser certaines espèces animales, modifications d’embryons humains à portée eugénistes ou thérapeutiques, etc. Mais aussi, applications craintes mais possibles dans des buts criminels ou terroristes. Et applications désormais industrialisées dans le domaine des biotechs végétales avec la mise sur le marché d’OGM « cachés » grâce à l’emploi du CRISPR.
 
Devant ce déferlement d’applications, les deux femmes qui ont inventé CRSPR s’avouent elles-mêmes un peu dépassées par les événements. Interrogée par Le Monde, Jennifer Doudna déclare : « Vous savez, même pour nous, c’est époustouflant. Le système que nous avons décrit il y a presque quatre ans est utilisé par tous les laboratoires de génétique. C’est assez inhabituel qu’une technologie perce à cette vitesse. Je pense que c’est dû à la facilité de sa mise en œuvre et au fait qu’elle fonctionne vraiment bien dans la plupart des cellules et des organismes, pour des raisons qu’on essaie encore de comprendre. Il faut aussi souligner que Crispr-Cas9 a été découvert alors que l’ensemble des biotechnologies qui l’accompagnent étaient déjà disponibles, notamment celles de séquençage des génomes. L’environnement était mûr. »

Engouement et inquiétudes

CRISPR est, parmi les biotechs actuelles, celle qui suscite le plus d’engouement mais aussi le plus d’inquiétudes. Dès les premières publications consacrées à cette technologie, les scientifiques ont compris qu’ils avaient là un outil des plus prometteurs pour vaincre les maladies mais aussi un des plus dangereux, un de ceux qui ne peuvent manquer de susciter des interrogations éthiques profondes.
 
Un rassemblement de chercheurs à Washington en décembre 2015, ressemblant étrangement à celui d’Asilomar tenu en 1975 qui s’inquiétait alors de la possible dissémination dans l’environnement de bactéries OGM, a appelé à « une grande vigilance ».
D’autres groupes internationaux de travail se sont constitués et devraient publier leur réflexion fin 2016. En France, l’Académie de médecine et le Comité consultatif national d’éthique (CCNE) devraient « réfléchir à de nouvelles recommandations » dans les prochaines semaines. Pour Hervé Chneiweiss, la principale préoccupation réside dans l’application de CRISPR aux espèces vivantes nuisibles (par exemple les moustiques transmettant le paludisme), car l’impact de la modification de leur génome sur la biodiversité n’a pas encore pu être évalué. Interrogé par l’AFP, Jean Marie Le Méné se montre « prudent » et « distingue l’usage que l’on fait de l’outil », car les modifications génétiques de l’embryon humain pourraient s’apparenter à de l’eugénisme. En outre, « les gamètes doivent rester absolument intouchables » et « devraient avoir un statut ontologique particulier ».
Les débats dans la communauté scientifique vont bon train. Mais curieusement, la société civile semble comme absente. Loin de ces questions qui jouent pourtant son avenir.

LIRE DANS UP’ : Ingénierie génétique : fortes crispations sur CRISPR

Sujet sensible

Dans le duo des biologistes à l’origine du CRSIPR on sent, sur ces questions, une certaine discordance, preuve s’il en fallait de l’extrême sensibilité du sujet.
Jennifer Doudna est la plus sensible à la dimension éthique de son innovation. Dans un échange avec l’AFP elle déclare : « Il y a un risque de surexcitation autour de cet outil, qui pourrait conduire des gens, même bien attentionnés, à pratiquer des expériences susceptibles d'avoir des effets inattendus ». Elle poursuit : « J'espère que la communauté scientifique va accepter de procéder suffisamment lentement pour éviter de mauvaises choses. » Fabriquer des bébés sur mesure, en sélectionnant leurs caractères physiques ou intellectuels, ne serait « certainement pas une bonne chose ». « Mais je pense que la tentation va croître à mesure que les techniques s'amélioreront », reconnaît-elle.
 
Interrogée par Le Figaro, sa consœur Emmanuelle Charpentier semble moins inquiète. À la question « La technologie Crispr-Cas9 étant très simple d'utilisation et peu coûteuse, ne craignez-vous pas qu'elle vous échappe et soit utilisée à des fins en contradiction avec votre éthique personnelle ? » elle répond : « J'y ai pensé, bien sûr. Je suis généticienne, et dès lors que l'on manipule le patrimoine génétique du vivant, on est sensibilisé à ce risque. Mais je n'y ai pas plus pensé que d'ordinaire. Ces questions ne sont pas nouvelles et il existait déjà avant CRISPR des comités d'éthique dédiés. Certes, CRISPR -Cas9 relance un peu le débat en raison de sa facilité d'utilisation. C'est pourquoi il est important que tous les acteurs de la société - les scientifiques, les cliniciens, les experts en éthique, le public - puissent comprendre les possibilités qu'offre cette technologie et les dérives possibles. De cette façon, on pourra prendre des décisions un peu plus ciblées dans les textes de régulation, qui sont assez globaux, tout en préservant la capacité d'innover dans la recherche. ».

De la thérapie, à l’amélioration, et au transhumanisme

CRISPR est de ces inventions qui portent à la fois l’admiration et la peur. D’un strict point de vue thérapeutique, cette technologie suscite des espoirs extraordinaires. En effet, certaines de nos maladies sont directement liées à des variantes de nos gènes. C’est le cas pour ne citer que les plus fréquentes, de certaines maladies cardiovasculaires et de certains cancers. Dans d’autres cas, les médecins ont constaté que certains gènes protégeaient de la maladie. C’est le cas du gène CCR5, un récepteur qui permet l’entrée du virus du sida. Chez de rares personnes, ce gène est muté, ce qui le rend réfractaire à l’infection du VIH. Le CRISPR permettrait, en théorie, de généraliser l’inactivation de ce gène pour rendre tout le monde résistant à cette infection. C’est ce qu’ont tenté de faire les scientifiques japonais en travaillant sur des embryons humains. On peut toutefois se demander si cette modification du génome ne risque pas de provoquer des effets délétères. Sommes-nous sûrs de cela ? Et a-t-on le droit de modifier ce gène pour toute notre descendance quand on sait que le même CCR5 permet aussi au système immunitaire de combattre certaines infections virales. ?
 
 
Le cas des utilisations thérapeutiques pose problème mais les partisans d’une vision optimiste des choses expliqueront que toutes les précautions pourront être prises pour que des expérimentations, nombreuses s’il le faut, soient menées sur des animaux, afin que tous les effets pervers puissent être contrôlés. C’est le discours normal de la science qui innove. D’autre part, quel parent pourrait s’opposer à mettre en œuvre ces techniques si on lui garantit que son enfant sera exempt de ces maladies et qu’il vivra en bonne santé ?
 
Toutefois, avec la même technologie, on peut aussi facilement passer de la thérapie à l’amélioration. Certains, déjà nombreux, pensent que ce type de techniques pourrait être utilisé pour augmenter les performances humaines : courir plus vite, avec plus d’endurance, plus de force, etc… En travaillant sur les gènes ont pourrait être plus intelligent, augmenter le QI de l’enfant à venir. C’est là le rêve des transhumanistes dont le slogan « From chance to choice » , de la Chance au choix, ouvre les porte d’un nouvel eugénisme.  Certains scientifiques, comme en France Laurent Alexandre, vont encore plus loin. Dans son livre La mort de la mort, il expliquait déjà en 2011 que si l’on se place du point de vue de la théorie de l’évolution, le recours à des manipulations génétiques de cette ampleur ne serait pas une option mais une nécessité absolue pour la survie de l’espèce en raison de l’affaiblissement de la sélection naturelle dans nos pays ultracivilisés et médicalisés.
 
Dans son dernier livre La Révolution transhumaniste, le philosophe Luc Ferry note que l’utilisation de ces technologies pour modifier les enfants à venir pose une question non seulement d’éthique mais aussi de responsabilité. En effet, les enfants pourraient reprocher à leurs parents, trop frileux sur l’usage des technologies génétiques, de ne pas avoir exploité toutes les possibilités pour les débarrasser d’une maladie potentielle, voire pour les « améliorer ». Cette logique de l’enfant « réifié », c'est-à-dire de l’enfant devenu un objet façonné par la volonté de ses parents, accroit la responsabilité dans des proportions sidérales. Les parents deviennent responsables de choisir comme de faillir dans le choix des bonnes caractéristiques de leurs enfants.

Bienvenue à Gattaca

Dans l’hypothèse où l’on se débarrasse des questions éthiques, philosophiques ou morales et que l’on considère que Bienvenue à Gattaca est la norme, il n’en demeure pas moins que ces technologies posent un problème économique.
 
Bienvenue à Gattaca, une film de Andrew Niccol (1997) avec Jude Law, Ethan Hawke et Uma Thurman
Dans un futur pas si lointain, le monde se divise en deux : les « valides » et les « invalides ». Les premiers sont nés après une sélection stricte des gènes.
Physiquement et intellectuellement au top, ils dominent la société. Ce sont eux qui ont accès à Gattaca... 
 
L’ingénierie génétique coûtera cher, très cher, si on envisage, dans un élan de bonnes intentions, de l’appliquer à tous les humains vivants sur cette planète. Laurent Alexandre pense qu’il va être « difficile dans les prochaines décennies d’éviter une forme de « rationnement génétique et biotechnologique », c'est-à-dire une médecine à deux vitesses ». Nos économies occidentales à faible croissance ne pourront assumer ces nouvelles catégories de dépenses qui exploseront sur les embryons, sur les enfants et les jeunes adultes. Les dépenses de santé aujourd’hui concentrées sur les personnes âgées, devront être attribuées plus tôt dans la vie d’un individu puisque les prédispositions aux maladies seront connues dès la naissance voire avant, au stade fœtal.
 
En réalité, une profonde inégalité s’installera. Avec une couche privilégiée de la société qui s’améliorera elle-même et sa progéniture, et une autre, certainement la plus nombreuse. Luc Ferry pense même « Pire encore, plusieurs humanités pourraient coexister dans l’avenir, comme ce fut d’ailleurs le cas dans le passé, au temps de Néandertal et de Cro-Magnon. » Des temps de coexistence tout sauf pacifiques.
 
CRISPR n’a pas fini de nous poser des questions. Aurons-nous toutes les réponses ? Sans y prétendre, tâchons d’être vigilants et concernés, au moins en tant que membre de l’espèce humaine. Plus concrètement, comprenons que les innovations de cette ampleur posent des défis politiques majeurs puisqu’elles ont la puissance d’impacter, à terme, tout l’ordre social et la stabilité des sociétés, voire leur pérennité. Elles doivent être enracinées par les dirigeants publics, nationaux et internationaux, dans des écologies institutionnelles responsables dans lesquelles la participation du public ne saurait être évacuée. Ce n’est pas encore le cas aujourd’hui pour ce qui concerne les défis que pose CRISPR.
 
 

 

Races

Faut-il sortir le concept de race de la génétique ?

Le concept des races humaines est dépassé, tout le monde en convient. La notion de race a ainsi été bannie de la génétique humaine parce qu’elle ne voulait rien dire et parce que l’histoire a assez montré le rôle néfaste du concept. Les auteurs d’une étude publiée dernièrement dans la revue Science alertent sur le fait que la réalité des groupes humains – que l’on nomme race ou pas – revient en force avec le séquençage massif des génomes humains. Ils craignent le retour des vieux démons et pointent l’attention sur la science qui traîne encore ce concept comme un boulet, notamment la recherche médicale, lorsqu’elle est obligée de distinguer différents groupes pour tester un médicament ou établir un diagnostic.
 
Les quatre auteurs d’une analyse parue le 5 février dans Science donnent comme exemple la fibrose kystique : sous-diagnostiquée chez les Afro-Américains, parce qu’encore considérée comme une maladie «de Blancs ». Entre autres choses, les auteurs recommandent de prendre davantage en considération la géographie pour définir une « population » dans une perspective génétique. Rien que l’usage des mots « population » ou « ancestral » serait déjà un net progrès par rapport aux grandes catégories toujours en usage (Caucasien, Afro-Américain, Asiatique) disent ces quatre chercheurs, tous quatre Américains :
 
Nous croyons que l’usage des concepts biologiques de race dans la recherche en génétique humaine —si contestés et si riches en confusion— est au mieux problématique et au pire dommageable. Il est temps pour les biologistes de trouver une meilleure méthode. …
Ancestral est un concept basé sur un processus, une déclaration sur la relation qu’entretient un individu avec d’autres individus dans son histoire généalogique. Du coup, il s’agit d’une compréhension très personnalisée de l’héritage génomique d’une personne. Alors que race est un concept général, qui a conduit des scientifiques et d’autres personnes à dresser des conclusions sur une organisation hiérarchique des humains."
 
Le fait que le concept ait tenu aussi longtemps n’est pas seulement un héritage du racisme. Avant l’explosion de la génétique dans les années 2000, un groupe de chercheurs désireux de comparer les effets d’un traitement ou l’évolution d’une maladie dans différentes populations, n’avait que deux choix : diviser ses cobayes humains par le sexe, ou par la « race ». Mais l'usage demeure aujourd'hui encore. Alors que, comme la multiplication des décodages de génomes l’a démontré depuis 15 ans, un Européen « blanc » peut, génétiquement, avoir davantage en commun avec un Asiatique vivant à 5000 km, qu’avec son voisin. Comment tirer parti de ces nouvelles connaissances ?
 
Un des premiers à applaudir cet appel à une réforme a été le spécialiste du décodage des génomes d’humains préhistoriques, Svante Pääbo :
 
Ce que l’étude de génomes complets de différentes parties du monde a démontré, c’est que même entre l’Afrique et l’Europe, il n’y a pas une seule différence génétique absolue, ce qui veut dire aucun [cas] où tous les Africains auraient un variant et tous les Européens en auraient un autre. »
 
Des revues scientifiques et des associations ont déjà franchi le pas, et favorisent des concepts tels que « géographie ancestrale », qui permettraient de distinguer des situations où une variation génétique est plus souvent présente dans une population que dans une autre. Mais c’est toute la communauté des généticiens qui doit s’entendre sur un vocabulaire adapté au 21e siècle, insistent ces quatre auteurs. Ils en appellent à la création d’un comité d’experts de l’Académie nationale des sciences qui aura pour mission de trancher. Et le jour où les généticiens se seront entendus sur ce nouveau vocabulaire, ils auront peut-être un impact sur le grand public : « Certains ont démontré que de substituer de tels termes ne change rien si la pensée raciste sous-jacente reste la même. Mais le langage a une importance, et le vocabulaire scientifique sur la race pèse d’un poids considérable sur la façon dont le public (incluant les scientifiques) perçoit la diversité humaine. »
 
Source : Agence Science Presse
 

 

organisme vivant programmable

Le MIT invente un langage pour réécrire le vivant

Voici, encore une fois, une information susceptible simultanément de nous émerveiller devant les exploits du génie humain, et nous effrayer sur ses capacités à franchir toutes les limites. Des chercheurs du MIT viennent en effet de mettre au point un langage de programmation capable de modifier des organismes vivants. Cette découverte est une révolution car les scientifiques sont parvenus à coder du vivant de la même façon que l’on code un programme informatique.
 
Imaginez que l’on soit capable d’écrire quelques lignes de code, comme le font tous les informaticiens du monde. Puis de compiler ce code afin qu’il soit reconnu par un organisme vivant, par exemple une cellule ou une bactérie, et le lui injecter dans son ADN. Objectif : lui conférer de nouvelles fonctions ou orienter ses actions. Du rêve de science-fiction ? Non, une réalité mise au point par l’équipe du Professeur Christopher Voigt, biologiste et généticien du MIT et publiée dans la revue Science le 1er avril dernier (et ce n’est pas un poisson d’avril).
 

15 ans de préparation

 
Il a fallu quinze années de travail pour parvenir à mettre au point le langage de programmation. Il ressemble à tous les autres langages du monde et s’écrit avec du texte.  Il suffit donc d’un éditeur quelconque pour écrire des lignes de codes et créer des fonctions et des scripts. Ce langage a été construit à partir d’un langage très utilisé pour programmer des circuits logiques en électronique, le Verilog HDL. Il ressemble beaucoup au langage C que tous les développeurs du monde connaissent normalement par cœur.
Il « suffit » ensuite de compiler ce code pour l’intégrer dans de l’ADN.
 
Arrêtons-nous un instant sur ce point. Depuis quelques années déjà, les chercheurs parviennent à concevoir de nombreux composants génétiques comme des capteurs, des commutateurs de mémoire ou des horloges biologiques qui peuvent être combinés afin de modifier ou d’ajouter des fonctions aux cellules. Mais la conception de chaque circuit est extrêmement complexe et requiert une rare expertise. De plus, le processus se fait nécessairement par un grand nombre d’essais et d’erreurs ce qui entraîne des coûts et bon nombre d’échecs.
 
Chris Voigt, dans son laboratoire du MIT
 
 
C’est cette étape laborieuse que l’invention de Christopher Voigt est en mesure de littéralement révolutionner. En effet, le langage mis au point au MIT permet de programmer de nombreux circuits avec des fonctions différentes en peu de temps et avec un taux de réussite sans pareil. Il est ainsi possible de programmer des capteurs qui peuvent détecter des composants comme l’oxygène ou le glucose, mais aussi des conditions environnementales comme la température ou l’acidité. Le plus difficile, selon Christopher Voigt, a été de concevoir les « portes logiques » utilisées dans les circuits afin qu’ils n’interfèrent pas les uns avec les autres, une fois introduits dans l’environnement complexe de la cellule vivante.
 

Des circuits biologiques imprimés dans du vivant

 
Interrogé par la revue New Scientist, le chercheur explique que la technologie utilisée est, dans son principe, la même que celle qui est employée pour la conception d’une puce électronique : « Chaque étape du processus est la même - sauf qu'au lieu de cartographier un circuit sur du silicium on le fait sur de l'ADN ». Le système mis au point par les scientifiques du MIT, baptisé Cello, convertit des lignes de codes écrites avec Verilog en un schéma de câblage de l'ADN. Un brin d’ADN produisant une fonction spécifiée est ainsi généré puis inséré dans la cellule ou l’organisme vivant, par exemple une bactérie. Les équipes du MIT affirment avoir réussi à fabriqué le plus grand circuit biologique jamais construit, avec sept portes logiques et des brins d’ADN composés de 12.000 unités longues.
 
Chris Voigt l’affirme, c’est un nouveau langage de programmation pour les organismes vivants qui a été inventé.  Un langage qui semble donner l’accès à des manipulations d’une simplicité biblique : « Vous utilisez un langage basé sur le texte, tout comme vous la programmation d'un ordinateur. Ensuite, vous prenez ce texte et vous le compilez, et il se transforme en une séquence d'ADN que vous mettez dans la cellule, et le circuit fonctionne à l'intérieur de la cellule ». Simple, non ?
 

Un champ d’applications qui donne le vertige

 
Ce qui est plus inquiétant, c’est la suite des propos du chercheur confiés au quotidien britannique The Telegraph. Il affirme en effet que les utilisateurs du nouveau langage de programmation n’ont nul besoin de connaissances particulières en génie génétique ; « Vous pourriez être complètement béotien quant à la façon dont tout cela fonctionne ». Il poursuit, fanfaronnant à peine, en promettant une prochaine plateforme d’utilisation ouverte gratuitement sur Internet : « Vous pourriez être un étudiant à l'école secondaire et aller sur le serveur Web ; vous tapez sur le programme que vous voulez, et il crache une séquence d'ADN. » Aussi simple que bonjour : il suffit d’appuyer sur un bouton pour obtenir la séquence ADN désirée… Remplacez « étudiant à l’école secondaire » par hacker, pirate, fou furieux, terroriste ou tout autre terme du même acabit, et vous aurez sans doute quelques sueurs froides au creux du dos.
 
Mais, restons positif ; les scientifiques pensent en effet que c’est un champ gigantesque d’applications qui s’ouvre. Ainsi, par exemple, Voigt et ses collègues travaillent sur des bactéries qui vivent sur les racines des plantes. Ils essaient de leur donner des gènes qui piègent l’azote de l'atmosphère et le transforme en engrais comme le ferait une usine, mais au niveau biologique cette fois. De la même façon, pour éviter l’emploi de pesticides, ils estiment povoir modifier certaines bactéries afin qu’elles débarrassent les végétaux de leurs ravageurs. Voigt ajoute : « Nous sommes sur le point de voir les cellules manipulées afin de les transformer en usines aptes à remplir des applications thérapeutiques ». On pense à des médicaments ciblés pour lutter contre certains cancers.  Plus prosaïquement, Voigt ajoute que « des bactéries modifiées pourraient être ajoutées aux yaourts que nous consommons pour produire des substances favorisant la santé dans l’intestin ».  Il poursuit en imaginant que les compagnies pétrolières pourraient développer des bactéries intelligentes qui nettoient les déversements de pétrole, par exemple : « Vous pouvez charger un capteur qui répond au pétrole en activant une enzyme qui dégrade ce produit ».  Avec ce type d’outils, l’imagination n’a plus de limites.
 
Christina Agapakis de Ginkgo BioWorks pense que les principaux bénéficiaires seront les entreprises qui ne disposent pas nécessairement des compétences en biologie. « Comme le processus d'ingénierie des organismes devient plus facile, moins coûteux et plus fiables, plus de possibilités pour de nouvelles applications vont s’offrir dans différentes industries » dit - elle.
Pour Drew Endy, une référence en matière de biologie de synthèse à l’Université de Stanford, le travail qu’ont effectué ses collègues du MIT est une nouvelle démonstration de la façon dont la biologie synthétique va devenir monnaie courante. « Je pense, dit-il, que les programmeurs de la biologie deviendront plus banaux que les programmeurs des ordinateurs »  
 

Une puissance qui nous dépasse ?

 
Avec cette découverte du MIT, nous entrons de plain-pied dans une nouvelle aire de jeu. Le langage de programmation du Professeur Voigt est à rapprocher du CRIPPR que nous relatons régulièrement dans UP’.

LIRE DANS UP : Une biologiste française invente l’arme absolue pour corriger, améliorer ou rééditer la vie

En effet, ces outils révolutionnaires sont en mesure de modifier non seulement le vivant mais aussi tout le processus de l’évolution qui a amené l’ensemble des organismes habitant cette planète à aujourd’hui.  Le domaine incertain de la chance ou du hasard est désormais contrôlable. Le temps long nécessaire aux organismes conduits par la marche naturelle de l’évolution se comprime désormais dans un temps court, le temps d’un clic informatique.  Ces inventions veulent dire aussi que nous avons désormais un mot à dire dans notre destin biologique, et que nous pouvons aussi contrôler les destinées des êtres vivants avec lesquels nous partageons la planète. Que de puissance confiée à une espèce qui a su tant de fois montrer ses vertigineuses défaillances !
 
 

 

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