Un Québécois à l’origine de la technologie récompensée par le prix Nobel de chimie

La Française Emmanuelle Charpentier et l’Américaine Jennifer Doudna ont mis au point des «ciseaux moléculaires» capables de modifier les gènes humains, une percée révolutionnaire. 
Photo: Miguel Riopa Agence France-Presse La Française Emmanuelle Charpentier et l’Américaine Jennifer Doudna ont mis au point des «ciseaux moléculaires» capables de modifier les gènes humains, une percée révolutionnaire. 

Deux femmes reçoivent cette année le prix Nobel de chimie pour la mise au point d’une technologie permettant de modifier le génome dont le fonctionnement a été découvert au départ dans des bactéries par le Québécois Sylvain Moineau de l’Université Laval, en collaboration avec des collègues français et américains.

M. Moineau a vécu un réveil hors de l’ordinaire mercredi matin lorsqu’il a appris que la Française Emmanuelle Charpentier travaillant actuellement au Max Planck Unit for the Science of pathogens, à Berlin, et l’Américaine Jennifer Doudna de l’University of California, à Berkeley, venaient de remporter la décoration suprême pour avoir inventé, en 2012, un outil d’édition du génome qui, en l’espace de quelques années, a révolutionné la recherche en génétique.

Même s’il ne figure pas parmi les lauréats, Sylvain Moineau se réjouit que le prix soit accordé pour la technologie CRISPR-Cas9 à laquelle il a grandement contribué. C’est en étudiant comment une bactérie utilisée pour la fermentation du yogourt et du fromage se défend contre les virus, appelés bactériophages, qui sont présents dans le lait que son équipe a mis en évidence la fonction du système CRISPR-Cas. En 2007, M. Moineau et ses collègues français et américains expliquaient dans la revue Science que le système CRISPR-Cas était un mécanisme de défense utilisé par les bactéries pour mettre en échec les virus qui les attaquaient. En 2010, la même équipe démontrait dans la revue Nature que ce système de défense permettait d’inactiver les virus en sectionnant leur ADN à l’aide de la protéine Cas9.

Par la suite, Mmes Charpentier et Doudna ont extrait quelques éléments de ce système de défense naturel de la bactérie et en ont développé un outil permettant de modifier le génome d’un organisme vivant à un endroit précis. Plus précisément, elles ont sélectionné la protéine Cas9, une enzyme qui sert de ciseaux, ainsi qu’un petit morceau d’ARN complémentaire qui joue le rôle de GPS, car, selon la séquence de nucléotides qui le compose, il ira se fixer de manière précise sur le segment d’ADN du génome qui lui correspond. Cet ARN acheminera ainsi le bistouri Cas à l’endroit que l’on désire modifier. Cet ARN complémentaire peut être reprogrammé pour atteindre différentes cibles.

En 2012, les deux chercheuses publiaient donc un article dans la revue Science dans lequel elles démontraient que leur outil permettait de couper exactement à l’endroit désiré une séquence d’ADN dans un tube. Peu de temps après, Feng Zhang du Broad Institute du Massachusetts Institute of Technology (MIT) réussissait le même exploit dans des cellules humaines cultivées en laboratoire.

« Quand Jennifer et Emmanuelle ont publié en 2012 dans la revue dans Science, on était tous impressionnés, mais on ne pensait jamais que cet outil serait utilisé aussi rapidement et aussi efficacement dans une panoplie d’organismes. On savait que ça fonctionnait naturellement dans les bactéries, mais là, le fait qu’en prenant certaines portions du système naturel, on soit capable d’aller couper dans le génome de cellules humaines, animales et de plantes, a fait en sorte que c’est devenu un outil utilisé par tous les laboratoires en génétique du monde », affirme M. Moineau, professeur au département de biochimie, de microbiologie et de bio-informatique de l’Université Laval. En effet, près de 20 200 articles scientifiques ont été publiés depuis 2012 sur la technologie CRISPR-Cas9.

Cet outil a permis de grandes avancées scientifiques dans un temps record. « C’est un outil de recherche extraordinaire qui nous a permis d’élucider la fonction de plusieurs gènes », fait savoir M. Moineau.

M. Jacques-P. Tremblay, professeur au département de médecine moléculaire de l’Université Laval, se sert de cet « outil fantastique » dans l’espoir de développer des thérapies pour des maladies héréditaires, telles que la dystrophie musculaire de Duchesne, l’ataxie de Friedreich et, plus récemment, pour la maladie d’Alzheimer.

« On connaît à ce jour 7000 maladies héréditaires qui sont dues à des changements dans le génome humain et souvent ces changements ne concernent qu’un seul nucléotide [sur les 3,2 milliards que renferme le génome humain] dans un gène, et pourtant ce seul nucléotide peut être responsable de maladies très sévères, comme la dystrophie musculaire de Duchesne qui condamne les enfants de 10 ans au fauteuil roulant et à mourir avant l’âge de 30 ans », explique le chercheur. « Or, le système CRISPR permet désormais de modifier un seul nucléotide de façon précise. »

M. Moineau fait toutefois remarquer que « les applications médicales en génie génétique avancent tranquillement parce qu’on doit encore améliorer la précision de l’outil ». « Malheureusement, le GPS (soit la molécule d’ARN complémentaire) ne va toujours au bon endroit, il peut aller couper ailleurs et ainsi créer des erreurs. Dans un laboratoire de recherche, on jette et on recommence, mais pour un humain, on ne peut pas faire ça. Il y a beaucoup de travaux de recherche en cours pour rendre l’outil encore plus précis qu’il ne l’est en ce moment afin qu’on puisse éventuellement l’utiliser pour traiter des gens souffrant d’une maladie génétique », précise-t-il.

Néanmoins, certains essais cliniques visant à éprouver le recours à CRISPR-Cas9 pour corriger le défaut génétique à l’origine de l’anémie falciforme, la cécité héréditaire et le cancer sont actuellement en cours dans le monde. « Mais les chercheurs sont prudents car il peut y avoir des corrections qui ne se font pas au bon endroit », souligne M. Moineau.

L’année dernière, une équipe chinoise a annoncé avoir utilisé CRISPR-Cas9 pour insérer dans les cellules germinales de deux embryons de jumelles une mutation visant à les rendre résistantes au VIH. « Une telle manipulation est illégale et en plus, la modification n’a pas fonctionné », rappelle M. Moineau.

« Les éthiciens sont toutefois de plus en plus ouverts à l’utilisation de la technologie CRISPR pour corriger la mutation responsable d’une maladie sévère chez les personnes qui sont nées avec cette mutation. Nous pensons que la technologie CRISPR est la solution d’avenir pour de nombreuses maladies héréditaires », ajoute M. Tremblay.

« Aujourd’hui, le comité Nobel reconnaît l’importance de cet outil tellement puissant, tellement précis et tellement facile à utiliser. Et c’est normal », souligne le chercheur visiblement heureux de l’événement. « Ce prix Nobel rejaillit sur notre équipe, voire sur les différentes équipes à travers le monde qui ont travaillé sur le système en amont. C’est une belle reconnaissance pour le domaine ! »

Il n’y aurait certainement pas eu ce prix Nobel pour CRISPR-Cas9, « si Sylvain n’avait pas été là ! », lance André Darveau, vice-recteur de l’Université Laval. « La contribution de Sylvain Moineau a été majeure au niveau des connaissances fondamentales qui ont permis le développement de cet outil qui est tellement important aujourd’hui. Je trouve dommage qu’on doive restreindre à quelques personnes le prix Nobel parce qu’il y en a plusieurs qui ont permis le développement de ces outils. Sylvain Moineau en fait partie. Sa contribution est bien connue à l’échelle internationale. »

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