Le séquençage du génome humain et de nombreux autres organismes, dont de nombreuses cultures, a suscité à l'époque des attentes exagérées : on espérait que de nouvelles thérapies et des cultures améliorées allaient tout simplement jaillir des plans génétiques. Mais ces espoirs ont d'abord été déçus. Si les gènes responsables d'innombrables caractéristiques et maladies ont pu être rapidement identifiés, il s'est avéré très difficile de mettre ces connaissances en pratique.

Jusqu'à récemment, de nombreuses approches ont échoué car, bien que les cellules individuelles des êtres humains, des animaux et des plantes puissent être facilement modifiées, il est difficile d'atteindre toutes les cellules d'un organisme. Même l'édition génétique des plantes, qui permet déjà une accélération considérable par rapport au génie génétique classique, était jusqu'à présent relativement fastidieuse, car il fallait d'abord cultiver une plante entièrement nouvelle à partir de la cellule végétale modifiée de manière appropriée. Cela ne fonctionne généralement pas du premier coup et n'a pas encore été couronné de succès pour de nombreuses plantes.

Cependant, en l'espace de quelques semaines, deux groupes de recherche ont publié des approches qui pourraient simplifier considérablement la sélection végétale et le traitement du cancer, car elles permettent d'atteindre toutes les cellules pertinentes d'un organisme.

Un outil dans un virus

La première publication émane du groupe de recherche dirigé par Jennifer Doudna, qui a reçu le prix Nobel en 2020 avec Emmanuelle Charpentier pour le développement des « ciseaux génétiques » CRISPR/Cas9.

Doudna et son équipe ont mis au point des ciseaux génétiques qui s'intègrent dans un virus végétal très répandu. Lorsque le virus est ensuite introduit dans les feuilles de jeunes plantes à l'aide d'une bactérie, les cellules végétales le multiplient afin qu'il puisse se propager à travers le système vasculaire de la plante vers toutes les cellules, y compris les cellules germinales. L'outil devient actif dans chaque cellule infectée, de sorte qu'en quelques heures, une plante est créée dans laquelle chaque cellule porte la modification souhaitée. Les cellules germinales sont également affectées, de sorte que les graines portent également la modification. Cependant, le virus n'est pas transmis.

Cette nouvelle technologie réduit à une seule étape la technique conventionnelle, qui était déjà plus rapide de plusieurs années que le génie génétique traditionnel. Aucun gène étranger n'est transféré ni même intégré temporairement dans la plante ; seule la modification ciblée est déclenchée, qui se retrouve ensuite dans tous les descendants de cette plante.

Les implications sont énormes. Le virus utilisé peut se répliquer dans environ 1 000 espèces végétales appartenant à environ 80 familles de plantes. Cette méthode pourrait donc permettre d'étendre l'édition génomique à un plus large éventail de plantes et de rationaliser davantage l'amélioration des cultures. Mais surtout, elle est si simple et rapide qu'elle devrait également être applicable à des plantes et des variétés qui ont été négligées jusqu'à présent pour des raisons de coût.

L'édition génétique passe ainsi à un niveau supérieur. Les changements seront plus rapides, beaucoup moins compliqués et, surtout, moins coûteux.

Cela profitera principalement aux pays d'Afrique, d'Asie du Sud-Est et d'Amérique du Sud, qui sont déjà confrontés au changement climatique sous forme de sécheresses, d'inondations et de nouveaux ravageurs. Sans investissements élevés, ils pourraient désormais se concentrer sur des variétés et des espèces qui ne sont pas importantes pour le marché mondial, mais pour la sécurité alimentaire de leurs propres populations. Les instituts de recherche publics de nombreux pays d'Afrique, d'Asie et d'Amérique du Sud utilisent déjà l'édition génétique pour améliorer les variétés locales. Vous trouverez une vue d'ensemble régulièrement mise à jour ici. Ces pays sont susceptibles d'adopter rapidement cette nouvelle méthode, mettant ainsi les avancées de la biotechnologie moderne à la disposition des petits agriculteurs sans charge financière.

Un outil dans une gouttelette de graisse

Une méthode tout aussi élégante vient d'être présentée pour les immunothérapies, une approche qui consiste à activer les cellules immunitaires humaines contre des cellules infectées ou mal programmées. Il s'agit d'une amélioration significative de la thérapie par cellules CAR-T, qui est actuellement utilisée principalement pour traiter la leucémie et qui est très efficace.

Dans la thérapie CAR-T classique, les cellules T (qui sont des globules blancs et font partie du système immunitaire) sont génétiquement modifiées en dehors du corps afin de pouvoir reconnaître et détruire les cellules tumorales, les cellules immunitaires défectueuses, etc. Pour ce faire, elles doivent d'abord être multipliées, puis réintroduites dans le corps du patient par perfusion.

Cette méthode est efficace, mais nécessite des centres médicaux et des laboratoires spécialisés qui ne sont pas disponibles partout. Elle prend plusieurs semaines et peut coûter plus de cent mille euros. Ces obstacles ont jusqu'à présent empêché une utilisation à grande échelle.

Diverses nouvelles méthodes permettent désormais de produire des cellules CAR-T directement dans l'organisme. Là encore, les outils sont transférés directement dans le corps, sous forme de virus ou de particules virales, voire de gouttelettes lipidiques de quelques nanomètres seulement qui se fixent spécifiquement aux cellules T.

Ils transfèrent leur contenu, l'ARNm, dans ces cellules. Cela provoque une modification temporaire des cellules, mais qui dure suffisamment longtemps pour « amorcer » les cellules T contre les cellules cancéreuses. Il n'y a pas de modifications génétiques permanentes. Des études menées sur des souris et des singes ont montré que ce traitement est très efficace et n'a pas d'effets secondaires graves.

Une étude récemment publiée sur des singes utilisant des gouttelettes de graisse montre que quelques heures seulement après l'administration, le nombre de cellules malades était considérablement réduit sans effets secondaires graves. L'effet a duré environ deux semaines. Des applications répétées ont conduit à l'élimination presque complète des cellules cancéreuses. Ce qui est particulièrement intéressant, c'est qu'après la destruction des anciens lymphocytes B, de nouveaux lymphocytes B « naïfs » sont apparus. Cela suggère une sorte de redémarrage du système immunitaire.

Si cela fonctionne également chez l'homme, le traitement CAR-T deviendrait moins coûteux, plus rapide et également applicable en dehors des cliniques spécialisées. Il pourrait donc être étendu à d'autres maladies, telles que les maladies auto-immunes comme le lupus, les rhumatismes ou la sclérose en plaques.

Vaccination contre les métastases

Une autre avancée est à portée de main, une percée qui pourrait faire disparaître la peur du cancer. Environ 90 % des personnes diagnostiquées avec un cancer ne meurent pas de la tumeur primaire, qui peut être traitée efficacement si elle est détectée à un stade précoce, mais des métastases. Celles-ci se produisent lorsque les cellules cancéreuses se propagent à partir de la tumeur et commencent à se développer dans d'autres parties du corps.

Après des décennies de recherche, plusieurs entreprises de biotechnologie développent actuellement des vaccins personnalisés contre le cancer, adaptés aux tumeurs de chaque patient. Des études montrent que chez les patients atteints d'un cancer de la peau, par exemple, le risque de récidive a été réduit de moitié. Cette technologie repose sur l'ARNm et donc sur les mêmes principes que de nombreux vaccins contre la COVID, mais utilise les informations génétiques de la tumeur pour activer le système immunitaire de manière ciblée.

Pendant des décennies, cela relevait de la science-fiction, car chaque tumeur possède sa propre signature génétique qui lui permet d'échapper aux contrôles du système immunitaire humain. Aujourd'hui, cette technologie est sur le point d'être approuvée et pourrait révolutionner les traitements pour lesquels la chimiothérapie était jusqu'à présent la seule option.

Enfin, les bactéries remplacent les usines chimiques

Depuis des décennies, les bactéries et autres micro-organismes produisent des vitamines, des arômes, des acides aminés et des médicaments dans d'énormes cuves appelées fermenteurs. Cependant, ce processus nécessite traditionnellement des glucides tels que le sucre et l'amidon : environ 60 millions de tonnes de glucides dans le monde, provenant principalement de la production agricole.

Cependant, les premières usines apparaissent aujourd'hui, dans lesquelles des bactéries consommant du CO2 ou du méthane produisent des matières premières précieuses, par exemple des huiles et des tensioactifs pour les cosmétiques, des précurseurs pour les bioplastiques ou même des carburants pour les avions. D'autres bactéries transforment le CO2 en méthane combustible, qui peut être directement injecté dans des installations de biogaz. Le CO2 dissous dans les eaux usées peut être minéralisé en calcite (CaCO₃) à l'aide de bactéries ; ce processus produit de l'hydrogène. Même pour la dégradation des déchets plastiques et des substances hautement toxiques telles que la dioxine ou les substances dites éternelles (substances per- et polyfluoroalkylées, PFAS), des bactéries ont déjà été optimisées à l'aide de méthodes biotechnologiques.

Ces innovations mettent à portée de main une promesse centrale de la biotechnologie : non pas une technologie de pointe pour les nations industrialisées riches, mais des avantages concrets pour le plus grand nombre. Ce qui a commencé avec la publication du génome humain comme l'aube d'une nouvelle ère biotechnologique s'avère aujourd'hui, près d'un quart de siècle plus tard, être une transformation lente mais inexorable.