Crispr cas 9

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Sommaire

Introduction :  Développement et apparition des méthodes de manipulations génétiques        3

I-        Historique, évolution de la technique        4

II-        CRISPR-Cas9, tout un système !        6

III-        Applications de CRISPR-Cas 9        9

IV-        Un regard synthétique et éthique        11

Références bibliographiques        13

Introduction :
Développement et apparition des méthodes de manipulations génétiques 

Le développement de la technologie de l'ADN recombinant dans les années 1970 a marqué le début d'une nouvelle ère pour la biologie. Pour la première fois, les biologistes moléculaires ont acquis la capacité de manipuler les molécules d'ADN, ce qui permet d'étudier les gènes et de les exploiter pour développer la médecine et la biotechnologie. Les progrès récents dans les technologies d'ingénierie du génome déclenchent une nouvelle révolution dans la recherche biologique. Plutôt que d'étudier l'ADN extrait du contexte du génome, les chercheurs peuvent maintenant directement modifier ou moduler la fonction des séquences d'ADN dans pratiquement n'importe quel organisme de choix, leur permettant d'élucider l'organisation fonctionnelle du génome.

Les génomes eucaryotes contiennent des milliards de bases d'ADN et sont difficiles à manipuler. Pour surmonter ces défis, une série de technologies programmables d'édition de génomes à base de nucléase a été développée ces dernières années, permettant une modification ciblée et efficace d'une variété d'espèces eucaryotes et particulièrement mammifères. De la génération actuelle des technologies d'édition du génome, le développement le plus rapide est la classe des endonucléases guidées par l'ARN connue sous le nom de CRISPR-Cas9 du système immunitaire microbiologique adaptatif qui peut être facilement ciblé à pratiquement n'importe quel emplacement génomique ce choix par un court ARN guide. Cette enzyme est révolutionnaire dans la manipulation génétique. En effet, grâce à ce complexe, il est possible de cibler une certaine séquence du génome afin de la modifier.

À travers ce rapport nous allons dans un premier exposer l’évolution des différentes techniques de manipulation génétique. Ensuite, le véritable fonctionnement de l’enzyme CRISPR-Cas 9. Pour finir, les différentes applications de ce système et les problèmes éthiques qui se posent quant à l’utilisation du complexe pour la thérapie génique sur l’Homme.

Pour comprendre au mieux notre propos, il est important de se questionner sur le sujet. En quoi le complexe CRISPR-Cas9 est-il un outil puissant mais aussi restreint de la chirurgie du génome ?

1. Historique, évolution de la technique
   

De nombreuses maladies, anomalies physiques ou mentales sont souvent dues à des problèmes génétiques. C’est pourquoi il existe de nombreux chercheurs qui, en travaillant sur le génome bactérien, végétal, murin, et même humain, tentent de trouver l’origine de ces anomalies et essaient de les réparer d’une manière ou d’une autre (Jordan, 2015).
La manipulation génétique a permis d’identifier certains systèmes qui pourraient « réparer » des mutations, délétions ou additions sur une séquence d’ADN afin de soigner des individus.

Parmi ces systèmes on peut trouver celui des CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) (Mathien, 2016). Comme son nom l’indique, ce système correspond à des séquences répétées qui sont espacées par des séquences variables du génome (Mathien, 2016). Ces séquences ont été découvertes au Japon en 1987 dans le génome d’Escherichia coli en étudiant certains enzymes. Ces séquences étant inconnues à l’ époque correspondaient en fait à des séquences d’ADN viral intégrés au cours de l’évolution dans le génome bactérien (Mathien, 2016).
Comme on peut le voir sur la figure ci-dessus, ça n’est que dans les années 2000 que les chercheurs se rendent compte que ces séquences répétées correspondent en fait à des séquences d’ADN viral qui confèrent une immunité à certaines bactéries. Cette immunité acquise grâce aux CRISPR permettra en 2012 de définir leur utilité sur des modèles animaux (Mathien, 2016).

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Figure 1: Évolution et découverte chronologique de la technique des CRISPR.
Patrick. D. Hsu et al.,2014.

La modification du génome à l’aide d’outil moléculaire existait déjà. Cependant, à l’époque il s’agissait de techniques beaucoup plus complexes. En effet les techniques TALEN, ZFN et des meganucléases (Hsu et al., 2014). TALEN et ZFN sont des enzymes découvertes dans des organismes microbiens (Hsu et al., 2014). Ces enzymes ont comme la technique CRISPR cas9, un domaine dit de reconnaissance qui permettrait de reconnaitre un virus dans l’organisme suite à une infection. Dans le cas des CRISPR il s’agit d’ARN, la molécule existe donc déjà, mais pour les trois autres techniques, il fallait synthétiser certaines protéines en laboratoire donc, cela prenait beaucoup plus de temps, et c’était beaucoup plus couteux que les CRISPR (Mathien, 2016).

La reconnaissance de séquences spécifiques d’ADN reposait sur une interaction avec des protéines. Les ZF et TALEN ciblaient des petites parties de séquences nucléotidiques. Quant aux méganucléases, la technique a été peu répandu du fait d’une mauvaise interaction entre les protéines associées et les séquences à cibler (Hsu et al., 2014).

C’est alors que la technique des CRISPR fut révolutionnaire du fait de son accessibilité et de son utilisation beaucoup plus simple. Lors de sa découverte, on a trouvé 3 types de CRISPR différents, les type I et III qui vont servir à détruire les nucléotides visés (Hsu et al., 2014). Puis, il a été prouvé grâce à une bactérie présente dans le yaourt (Streptococcus thermophilus) que le type II jouait également un rôle dans la défense immunitaire mais aussi que l’enzyme cas9 était la seule enzyme pouvant aboutir au clivage de l’ADN (Hsu et al., 2014). C’est donc ce système II couplé à l’activité de l’endonucléase cas9 qui va être utilisé en ingénierie génomique.

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