CRISPR-Cas a été créé à l'origine comme mécanisme de défense naturel des bactéries contre les virus envahissants. En 2012, les biologistes moléculaires Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna ont ainsi inventé un nouveau procédé pour modifier les éléments constitutifs de l'ADN dans le patrimoine génétique. Bien que CRISPR-Cas provienne de bactéries, son utilisation comme « ciseaux génétiques » fonctionne dans presque tous les organismes. Cela leur a valu un prix Nobel en 2020. Les « ciseaux génétiques » peuvent être programmés de manière à trouver un endroit précis dans l'ADN et à modifier l'information génétique avec précision.

Si l'on veut transporter les protéines Cas vers les bonnes cellules du corps, leur taille devient un problème. C'est pourquoi des études récentes ont tenté d'utiliser leurs précurseurs évolutifs beaucoup plus petits comme outils d'édition du génome. Mais l'efficacité et la précision ont été perdues.

L'équipe de recherche dirigée par Gerald Schwank de l'Institut de pharmacologie et de toxicologie de l'Université de Zurich (UZH) a optimisé la protéine TnpB (un précurseur CAS12). En raison de sa petite taille, le système d'édition de gènes TnpB optimisé peut être emballé dans une seule particule virale. Il est néanmoins capable d'éditer efficacement et de reconnaître des séquences de gènes alternatives. En collaboration avec l'équipe de Michael Krauthammer, également professeur à l'UZH, ils ont développé un nouveau modèle d'IA capable de prédire l'efficacité de l'édition du TnpB à n'importe quel endroit cible. Cela rend plus facile et plus rapide une planification fiable des expériences en ce qui concerne l'édition du génome.

Combattre le cholestérol

Le nouveau procédé de l'UZH est en premier lieu une percée pour les thérapies géniques chez l'homme. Pour la maladie héréditaire « hémophilie » par exemple, de nouvelles thérapies géniques ont été récemment autorisées. Les chercheurs de l'UZH ont immédiatement examiné si les ciseaux génétiques optimisés pouvaient être utilisés pour modifier un gène qui fait baisser le taux de cholestérol.

La biotechnologie rouge est bien sûr au cœur des nouveaux ciseaux génétiques de l'UZH . Mais l'édition du génome est également en train de révolutionner l'agriculture. Des propriétés végétales longtemps attendues semblent à portée de main. Des exemples d'application de plantes utiles éditées par le génome et issues de la recherche en matière de sélection peuvent également être intéressants pour l'agriculture suisse. En outre, il ne s'agit pas seulement d'applications : De nouveaux procédés utilisant des variantes de CRISPR-Cas sont constamment étudiés spécifiquement pour l'édition du génome des plantes. Les scientifiques de Syngenta ont par exemple perfectionné le ciseau génétique CRISPR-Cas12a de telle sorte qu'il a été nettement optimisé comme outil d'amélioration des plantes utiles.

Innovation à l'étranger

Dans le domaine de la biotechnologie verte, ces innovations ont lieu de plus en plus souvent en dehors de la Suisse et de l'Europe. Les grands marchés agricoles tels que les États-Unis, le Brésil ou la Chine sont en tête. Aux États-Unis et au Brésil, les semences génétiquement modifiées ne sont pas considérées comme des OGM et ne sont donc pas soumises à une réglementation stricte. Il n'est donc pas étonnant que les entreprises concentrent de plus en plus leurs recherches dans ces pays. Le marché nord-américain propose déjà les légumes-feuilles génome-édités de la start-up agro-technologique Pairwise. Bayer a conclu un accord de licence avec cette entreprise. La culture est un mélange de légumes à feuilles colorées ayant une valeur nutritive supérieure à celle de la salade et un goût frais unique, obtenu grâce à l'utilisation de l'édition génomique. En Chine, un blé édité par génome a été autorisé à la culture en mai 2024. Ce blé est plus résistant aux maladies et promet des rendements plus élevés. Dans l'ensemble, la Chine est leader dans le développement de plantes utiles éditées par le génome : 509 des 900 projets de sélection connus dans le monde à ce sujet fin mai 2024 proviennent de l'Empire du Milieu, rapporte la newsletter Point de scienceindustries.
« Parmi les objectifs importants de la sélection, on trouve l'augmentation des rendements, la résistance aux maladies, la tolérance au stress et l'amélioration de la qualité des aliments et du fourrage ».

Brevet déposé

Une chose est claire : l'innovation n'attend pas les réticents en Europe et en Suisse - cela vaut pour les applications de l'édition du génome sur l'homme comme sur les plantes. Bien entendu, les chercheurs de l'UZH ont immédiatement déposé un brevet pour leur invention révolutionnaire, comme ils l'écrivent dans leur publication. Ils ont ainsi posé les bases pour que cela ne reste pas un simple jeu académique. Des applications commerciales potentielles sont évidentes : chez les souris traitées avec les nouveaux ciseaux génétiques TnpB, le taux de cholestérol a pu être réduit de près de 80 pour cent. Avec ce résultat prometteur et le brevet, l'invention devient également intéressante pour les investisseurs.