Une nouvelle technique d’édition génétique peut modifier les populations sauvages avec moins de risques

Une nouvelle technique développée par des chercheurs de l’Université Macquarie et du California Institute of Technology pourrait permettre aux scientifiques de modifier de manière plus sûre la composition génétique des populations sauvages. L’étude est publiée dans la revue Nature Communications.

Les chercheurs ont proposé une nouvelle technique qui vise à répondre à certains des défis réglementaires et aux préoccupations du public associés aux méthodes de modification génétique existantes.

L’auteur principal, le Dr Maciej Maselko, du département de biosciences appliquées de l’université Macquarie, affirme que cette technique, appelée Allele Sail, permettrait aux changements génétiques bénéfiques de se propager au sein d’une population sans laisser d’« ADN étranger » derrière eux.

« L’allèle Sail offre un moyen de modifier les caractéristiques et le destin des populations sauvages d’une manière qui peut être plus acceptable, car la partie génétiquement modifiée est introduite à faible fréquence et ne dure généralement pas éternellement », dit-il.

Briser les barrières de l’édition génétique

Le génie génétique pourrait répondre à des défis mondiaux majeurs en modifiant la composition génétique de certaines populations sauvages, par exemple pour lutter contre les maladies transmises par les moustiques, comme le paludisme, ou pour arrêter la propagation d’insectes nuisibles à l’environnement, comme les crapauds buffles.

Mais l’introduction de modifications génétiques dans les populations sauvages suscite une réelle inquiétude publique, et de nombreuses contraintes réglementaires s’y opposent.

Les gens craignent que les organismes modifiés puissent contenir de l’ADN étranger qui pourrait entraîner des conséquences écologiques imprévisibles au fil du temps ; ils craignent que les gènes modifiés puissent se propager à d’autres espèces avec des impacts inconnus sur les écosystèmes ; et ils craignent également qu’une fois les modifications génétiques introduites, elles ne puissent pas être inversées.

Les méthodes traditionnelles de modification génétique peuvent également entraîner une propagation rapide de gènes modifiés au sein d’une population, soulevant des questions à la fois écologiques et éthiques.

En réponse, de nombreux cadres réglementaires ont été introduits pour traiter la modification génétique, ce qui présente de nouveaux défis.

La réglementation actuelle établit souvent une distinction entre les organismes génétiquement modifiés (OGM) et ceux dont les gènes existants ont été modifiés, ce qui crée des obstacles à leur approbation et à leur mise en œuvre.

« Le système Allele Sail utilise un éditeur de gènes pour apporter des modifications spécifiques à l’ADN du génome d’un organisme, mais contrairement à d’autres méthodes de modification génétique, l’éditeur est hérité normalement et n’augmente pas dans la population », explique le Dr Maselko.

« Cependant, les modifications qu’il crée peuvent se propager rapidement, rendant potentiellement courants des traits souhaitables. »

Modélisation de l’allèle Sail

L’Allele Sail est différent des autres techniques de modification génétique comme les lecteurs de gènes, qui propagent rapidement des gènes modifiés au sein d’une population.

En revanche, un Allele Sail introduit des modifications génétiques à l’aide d’un éditeur qui reste à des niveaux faibles et pourrait potentiellement être complètement supprimé de la population.

Les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques pour tester le fonctionnement d’un système Allele Sail dans différents scénarios. Ils ont découvert que la libération même d’un petit nombre d’organismes porteurs de l’éditeur pouvait rendre les gènes modifiés très courants dans une population.

Cette approche pourrait être utilisée pour aider à conserver les espèces menacées, contrôler les espèces envahissantes ou réduire la propagation des maladies transmises par les insectes.

Par exemple, les scientifiques pourraient ajouter des gènes de résistance aux maladies ou de tolérance à la chaleur à des espèces menacées. Cela pourrait également potentiellement rendre les moustiques moins susceptibles de propager des maladies comme le paludisme.

« Les réglementations actuelles considèrent souvent les organismes transgéniques comme génétiquement modifiés, mais leur progéniture éditée comme non-OGM. Dans ce contexte, un Allele Sail offre un moyen de modifier les populations sauvages qui peut être plus acceptable. »

Comment fonctionne l’Allèle Sail

L’éditeur de génome, appelé « Wind », pourrait utiliser des systèmes basés sur CRISPR pour effectuer des modifications ciblées sur des séquences d’ADN spécifiques. Les modifications résultantes, appelées « Sail », augmentent ensuite à mesure que l’éditeur rencontre des versions non modifiées des gènes cibles dans les générations futures.

Il est important de noter que les organismes possédant deux copies des gènes modifiés devraient survivre et se reproduire pour que le système fonctionne efficacement.

Les chercheurs ont étudié l’utilisation de cette technique à la fois pour modifier les populations (en ajoutant par exemple des traits bénéfiques) et pour les réduire dans certains cas.

Des simulations informatiques ont montré que le système pouvait rendre les gènes modifiés très courants dans divers scénarios avec des coûts ou des avantages différents.

« Nous pensons qu’Allele Sails sera particulièrement utile pour aider les espèces en voie de disparition et réduire les dommages causés par les parasites, tout en offrant un moyen puissant de supprimer certaines populations », explique le Dr Maselko.

Cette approche s’appuie sur les avancées récentes en matière d’édition génétique qui permettent des modifications très précises de l’ADN. Même de petites modifications peuvent parfois affecter de manière significative les caractéristiques d’un organisme.

Les exemples présentés dans l’article incluent des changements génétiques uniques qui peuvent conférer une résistance à la chaleur aux moules et au bétail, ou une résistance aux maladies à certaines plantes.

De tels petits changements ont plus de chances d’être approuvés par les régulateurs que l’ajout de gènes entièrement nouveaux.

Rencontre avec les régulateurs avec les systèmes Allele Sail

Les chercheurs notent que certains systèmes réglementaires commencent à traiter certaines modifications génétiques comme des changements naturels, comme la déclaration de 2021 définissant les organismes génétiquement modifiés, par l’Office of the Gene Technology Regulator d’Australie.

Un Allele Sail qui introduit de telles modifications via un transgène de faible niveau et non durable pourrait donc être plus facile à approuver que d’autres approches de modification génétique.

« Toute modification génétique des populations sauvages sera controversée et nécessitera une étude approfondie des impacts environnementaux potentiels », explique le Dr Maselko.

Il souligne que, même si la plupart des recherches sur la modification génétique visent à éliminer les espèces nuisibles, ces outils peuvent également avoir un effet positif sur les espèces ou les écosystèmes menacés.

« Nos recherches montrent que la technique Allele Sail est un outil génétique subtil et potentiellement réversible pour modifier les populations, et à mesure que la technologie d’édition génétique s’améliore, cette approche sera de plus en plus viable. »

Les chercheurs ont publié leur code de simulation informatique pour permettre des recherches plus approfondies sur les façons dont les systèmes Allele Sail pourraient être appliqués à différents scénarios.

Ce contenu a été initialement publié sur The Macquarie University Lighthouse.