Non. CRISPR (qui signifie Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) est une famille de séquences d’ADN, observées à l’origine chez les bactéries et dérivées de l’ADN viral lors de l’infection initiale. CRISPR agit comme un système de défense pour protéger ces cellules bactériennes lors d’invasions virales ultérieures. La séquence d’ADN CRISPR est transcrite dans la cellule bactérienne sous forme d’un ARN, qui sert de guide spécifique à une protéine associée à CRISPR (appelée nucléase Cas) qui clive l’acide nucléique viral dans une région complémentaire de la séquence CRISPR, désactivant ainsi le virus. Il existe une variété de types de CRISPR/Cas avec différentes capacités de reconnaissance de séquence et de clivage. Le système CRISPR-Cas a été adapté pour être utilisé comme outil de modification du génome en y substituant des séquences d’acides nucléiques guides spécifiquement construites qui indiquent à la protéine Cas de couper une séquence cible particulière dans l’ADN d’un organisme. Ce système s’est avéré très efficace dans de nombreux types de cellules et peut être utilisé pour ajouter, supprimer ou modifier la séquence d’un gène cible dans le génome d’un organisme. Les outils basés sur CRISPR/Cas sont en cours de développement en tant que thérapies pour plusieurs maladies génétiques. Ils sont également utilisés comme méthode pour développer des impulsions génétiques synthétiques. Pour plus d’informations : https://www.youtube.com/watch?v=UKbrwPL3wXE https://genedrivenetwork.org/videos#mxYouTubeR88da54c719d7acb5beb6a53f64c5214b-7

L’impulsion génétique est un processus qui promeut ou favorise l’héritage de certains gènes d’une génération à l’autre. Depuis le début du 20e siècle, les scientifiques ont découvert plusieurs types d’éléments génétiques égoïstes présents naturellement dans les génomes de nombreuses espèces. Ces éléments génétiques naturels sont capables de favoriser leur propre transmission par rapport au reste des gènes du génome indépendamment du fait que leur présence soit neutre ou même nuisible à l’organisme individuel dans son ensemble – dans ce cas, on parle d’impulsion génétique naturelle.

Les exemples d’impulsions génétiques naturelles incluent les gènes d’endonucléase « homing » présents dans toutes les formes de vie microbienne, les éléments transposables présents dans de nombreuses plantes et de nombreux animaux, et la distorsion de ségrégation méiotiques, également présente dans diverses plantes et divers animaux.

Les impulsions génétiques synthétiques utilisent les techniques de la biotechnologie moléculaire moderne pour obtenir des effets similaires à ceux observés dans un plus grand nombre d’organismes avec les impulsions génétiques naturelles. Ainsi, les organismes porteurs d’impulsion génétique sont considérés comme génétiquement modifiés, bien que le mécanisme synthétique qu’ils portent puisse fonctionner de manière très comparable à une impulsion génétique naturelle. Les gènes synthétiques peuvent être utilisés pour introduire de nouvelles caractéristiques dans une population d’organismes, tels que les moustiques ou les souris, en l’espace de quelques générations seulement.

Pour plus d’informations: https://www.geneconvenevi.org/types-of-gene-drive/

https://www.science.org.au/support/analysis/reports/synthetic-gene-drives-australia-implications-emerging-technologies/appendix

Les moustiques à impulsion génétique sont un type de moustiques génétiquement modifiés. Dans les deux cas, les moustiques de l’espèce ciblée sont modifiés à l’aide de la biotechnologie moderne pour présenter un ou plusieurs traits différents des moustiques de type sauvage (non modifiés) de la même espèce. Un exemple de nouveau trait souhaitable serait une diminution de la capacité des moustiques modifiés à transmettre des maladies telles que le paludisme ou la dengue. Les modifications peuvent consister à changer la séquence des gènes existants, à désactiver ou à exciser des gènes existants ou à introduire de nouveaux gènes ou d’autres éléments génétiques dans le génome du moustique.

Lorsqu’il n’est pas couplé avec un système d’impulsion génétique, un gène (y compris toute modification génétique introduite) est généralement transmis à la progéniture par l’accouplement de moustiques modifiés avec des moustiques de type sauvage selon le modèle d’hérédité standard (Mendélien), où chaque gène a 50 % de chances d’être transmis par le parent à la génération suivante. Si le gène ou la modification génétique est associé à un coût d’adaptation (réduction de la compétitivité), le trait correspondant devrait disparaître de la population au fil du temps. Si le coût d’adaptation est important, le(s) gène(s) introduit(s) peut (peuvent) disparaître rapidement ; ce serait le cas, par exemple, si la modification entraînait une réduction de la fertilité chez les moustiques qui en étaient porteurs.

Lorsqu’elle est couplée avec une impulsion génétique, la modification génétique est héritée de manière préférentielle. Le nouveau trait associé finira par devenir dominant dans la population, car plus de 50% (parfois presque 100%) de la progéniture issue d’accouplements entre des moustiques à impulsion génétique et leurs homologues de type sauvage hérite de la modification.

Pour plus d’informations : https://www.geneconvenevi.org/gene-drive-defined/

L’approche par étapes comprendra l’examen des caractéristiques de sûreté et d’efficacité. Comme le recommandent l’Organisation mondiale de la santé et la Convention sur la diversité biologique, il s’agira d’examiner les éventuels effets néfastes sur la santé humaine ou animale ou sur l’environnement, et la protection de la biodiversité. Les dangers pour la santé qui ont été considérés comme prioritaires sont les suivants : la possibilité que la modification entraîne une augmentation de l’abondance des espèces de moustiques porteuses de l’agent pathogène en question ; une modification qui augmenterait la capacité des moustiques à transmettre l’agent pathogène ciblé ou d’autres agents pathogènes ; des modifications qui réduiraient la capacité à lutter contre les moustiques avec des méthodes conventionnelles ; une augmentation de l’allergénicité ou de la toxicité des moustiques pour l’homme ou pour d’autres organismes ; ou une augmentation de la virulence des agents pathogènes portés par le moustique. Les risques environnementaux identifiés comme prioritaires comprennent le potentiel de : propagation de la modification à d’autres espèces qui causerait des dommages à l’écosystème ; dommages indirects à d’autres espèces qui dépendent des moustiques modifiés pour un service essentiel ; augmentation d’une espèce concurrente nuisible ; ou effets indésirables d’ordre supérieur pour la communauté écologique.

Pour plus d’informations :
https://www.who.int/publications/i/item/9789240025233
http://www.ajtmh.org/content/journals/10.4269/ajtmh.18-0083

L’arsenal de méthodes conventionnelles de lutte antivectorielle s’est avéré efficace pour réduire et, dans certains cas, éliminer les maladies à transmission vectorielle. L’ingénierie environnementale (par exemple, l’assèchement des marais) et les insecticides (principalement le DDT) ont joué un rôle important dans l’élimination du paludisme en Amérique du Nord et en Europe occidentale. En Afrique, les moustiquaires imprégnées d’insecticide et les pulvérisations d’insecticides à l’intérieur des habitations ont considérablement réduit le fardeau du paludisme. Cependant, les méthodes de contrôle basées sur les insecticides sont coûteuses, sujettes au développement d’une résistance chez le moustique et susceptibles de manquer d’importantes populations de moustiques transmettant la maladie. Les progrès dans la lutte contre le paludisme ont plafonné ces dernières années et le problème reste particulièrement grave en Afrique. Les avantages théoriques des moustiques génétiquement modifiés sont les suivants :

Assurer une protection qui bénéficie à toutes les personnes de la zone traitée, indépendamment de leur statut socio-économique ou de leur accès aux soins médicaux, sans imposer de charges supplémentaires ni demander aux gens de modifier leur comportement ;
N’affecter directement que les espèces cibles, contrairement à certaines méthodes à base d’insecticides, et donc avoir moins d’effets sur la biodiversité ;
Atteindre les populations de moustiques et les sites de reproduction qui sont traditionnellement les plus difficiles et les plus coûteux à cibler avec l’utilisation des stratégies conventionnelles de lutte antivectorielle, en exploitant le comportement naturel de recherche des moustiques pour se trouver les uns les autres et trouver des sites de ponte ;
Être utiles dans les environnements urbains et ruraux, que le vecteur soit présent à haute ou à faible densité ;
Fournir une protection continue dans les situations où la fourniture d’autres outils de lutte contre le paludisme a été interrompue.
Certaines technologies d’impulsion génétique pourraient être très durables, ne nécessitant que quelques lâchers de moustiques génétiquement modifiés pour avoir des effets importants et durables sur une espèce cible. Certaines technologies d’impulsion génétique pourraient s’étendre sur de vastes zones géographiques qu’il est difficile de couvrir à l’aide de technologies conventionnelles telles que les insecticides. Ces caractéristiques devraient rendre leur utilisation très rentable. En outre, la protection continue fournie par les moustiques à impulsion génétique autonomes pourrait empêcher la réintroduction d’une maladie dans les régions où elle a été éliminée, ou protéger les régions contre l’introduction de nouvelles maladies transmises par les moustiques.

Pour plus d’informations :
https://www.who.int/publications/i/item/9789240025233
https://www.who.int/teams/global-malaria-programme/reports/world-malaria-report-2021

Les moustiques transmettent de nombreuses maladies humaines et animales mortelles et débilitantes. Ceux qui effectuent des recherches sur les technologies d’impulsion génétique chez les moustiques envisagent plusieurs utilisations possibles, telles que : 1) prévenir la transmission des parasites du paludisme dans les zones à forte incidence ; 2) prévenir la transmission des arbovirus causant des maladies tels que la dengue ou le Zika dans les régions où ils sont très présents ; ou 3) contrôler la transmission du paludisme aviaire qui menace les populations fragiles d’oiseaux indigènes dans les habitats insulaires.

Si elles sont déployées avec succès chez les moustiques, les technologies d’impulsion génétique pourraient être utilisées pour réduire le risque de ces maladies en réduisant les populations de moustiques porteurs de la maladie (suppression de la population) ou en réduisant la capacité des moustiques à héberger l’agent pathogène (remplacement ou modification de la population).

Pour plus d’informations :
https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/vector-borne-diseases
https://www.who.int/publications/i/item/9789240025233
https://genedrivenetwork.org/videos#mxYouTubeR88da54c719d7acb5beb6a53f64c5214b-6

Oui. La résistance pourrait se développer par la sélection d’organismes porteurs d’un changement génétique qui n’est pas sensible au système d’impulsion génétique, de la même manière que se crée la résistance aux insecticides ou aux médicaments fréquemment utilisés. La résistance est potentiellement préoccupante parce qu’elle pourrait empêcher la diffusion et la persistance du système d’impulsion génétique au sein de l’espèce cible et réduire les effets souhaités du système d’impulsion génétique sur cette population cible. Dans le cas de l’impulsion génétique à des fins de santé publique, cela serait problématique si cela se produisait avant que la transmission de la maladie puisse être éliminée.

Pour les insecticides et les médicaments, la résistance est combattue en passant d’un type de produit à un autre ou en utilisant des combinaisons de produits. Cependant, l’impulsion génétique offre de nouveaux moyens de réduire la possibilité d’apparition d’une résistance dans les organismes à impulsion génétique. Les chercheurs travaillent activement à la recherche de mécanismes permettant d’éviter ou de retarder le développement de la résistance à l’impulsion génétique. Par exemple, ils ciblent le système d’impulsion génétique sur des gènes cruciaux où un changement génétique serait préjudiciable à l’organisme, et sur les parties du gène cible qui sont les moins susceptibles d’être modifiées.

Cette éventualité est considérée comme très improbable, car la technologie d’impulsion génétique serait extrêmement inefficace pour diffuser un trait génétique dans les populations humaines. Bien qu’il soit techniquement possible d’assembler un système d’impulsion génétique de cellules humaines, ce système serait très inefficace en termes de diffusion car les humains ont un temps de génération relativement long (20 ans) et peu de descendants (le taux de fertilité moyen mondial est d’environ 2,5 enfants par femme).

L’impulsion génétique ne doit pas être confondu avec la modification génétique, qui est utilisée dans certaines applications de thérapie génique humaine. La thérapie génique n’implique qu’une modification génétique des cellules somatiques (les cellules constituant les parties du corps autres que les spermatozoïdes et les ovules), et ces modifications ne sont pas transmises à la génération suivante.

Oui. Les méthodes d’impulsion génétique peuvent être classées non seulement en fonction du mécanisme moléculaire utilisé pour les concevoir, mais aussi en fonction de leur capacité à persister et à se propager dans l’environnement. Les différents types de technologies d’impulsion génétique peuvent avoir des objectifs différents. Les principales méthodes d’impulsion génétique décrites à ce jour (2023) sont les suivantes :

Le terme « autonome » fait référence à une approche d’impulsion génétique dans laquelle la modification héréditaire est destinée à s’établir de manière stable au sein de populations interfécondes de l’espèce cible.
Le terme « auto-limitatif » fait référence à une approche d’impulsion génétique dans laquelle la modification est censée disparaître de la population après une certaine durée en l’absence de lâchers répétés de l’organisme modifié par impulsion génétique.
La localisation est une approche d’impulsion génétique qui limite la propagation spatiale de la modification au sein de la population cible.

Les différents types de technologies d’impulsion génétique ont également des objectifs différents. Les stratégies qui visent à réduire la taille de la population de l’espèce cible sont appelées des stratégies de suppression (ou de réduction) de la population. Les stratégies qui visent à modifier certaines caractéristiques fonctionnelles ou comportementales de l’espèce cible, telles que la capacité à transmettre un agent pathogène, sont appelées des stratégies de remplacement (ou de modification, d’altération ou de conversion) de la population.

Pour plus d’informations :
https://www.who.int/publications/i/item/9789240025233
https://www.youtube.com/playlist?app=desktop&list=PLbopRNGowKJ-estks1hRVkivMiP_XnAl

La diminution de la valeur sélective (compétitivité relative) se traduit par une diminution du nombre de descendants contribuant à la génération suivante. Cependant, si tous ces descendants ou la plupart d’entre eux possèdent le gène modifié, le gène peut encore se propager. Tant que l’avantage héréditaire obtenu grâce à la transmission de gènes est supérieur à tout désavantage associé à la valeur sélective qu’elle pourrait entraîner, l‘impulsion génétique devrait continuer à se répandre et à augmenter sa prévalence.

Les stratégies génétiques de biocontrôle peuvent être très spécifiques aux espèces ciblées. Cette spécificité repose en grande partie sur le comportement d’accouplement propre à chaque espèce et sur la stérilité interspécifique largement observée dans la nature. Les systèmes d’impulsion génétique dépendent de la production d’une progéniture viable et fertile pour être transmis et leur effet de propagation nécessite donc un accouplement productif. Les méthodes d’ingénierie génétique peuvent être utilisées pour améliorer la spécificité de l’espèce cible à plusieurs niveaux.

Toutefois, il arrive parfois que des espèces étroitement apparentées puissent se croiser avec succès. Dans de telles circonstances, des mesures supplémentaires devraient être prises pour renforcer la spécificité uniquement pour l’espèce cible si cela est jugé nécessaire. Ces mesures pourraient inclure la construction du système génétique à l’aide de composants qui ne fonctionnent que chez l’espèce cible.

Tous les systèmes d’impulsion génétique conçus sont des assemblages de gènes et d’éléments régulateurs associés nécessaires pour que le système d’impulsion génétique soit efficace dans les bonnes cellules, au bon moment et dans l’organisme cible. En raison des exigences temporelles et spatiales très strictes en matière d’expression des gènes pour les impulsion génétiques fonctionnelles, les éléments régulateurs utilisés pour contrôler l’expression des gènes sont généralement très spécifiques à l’espèce.
Les impulsions génétiques synthétiques utilisant une enzyme Cas d’un système CRISPR/Cas comprennent un composant « guide » qui reconnaît une séquence spécifique dans l’ADN de l’espèce cible et peut être choisi par le chercheur pour son unicité par rapport à l’espèce.
Outre l’action de l’enzyme Cas sur la séquence correcte, les centaines de bases d’ADN flanquant le site du chromosome coupé par Cas doivent également être suffisamment spécifiques au gène cible pour obtenir une impulsion.

Le « homing » fonctionne au sein d’une cellule germinale qui produit un spermatozoïde ou un ovule. Il peut être initié par des gènes naturels (Homing Endonuclease Gene – HEG) ou par des imitations synthétiques de ces gènes, qui codent pour une enzyme (endonucléase) qui reconnaîtra et coupera une séquence d’ADN spécifique. Dans une cellule dont l’un des chromosomes contient le gène de l’endonucléase et l’autre non, l’enzyme crée une rupture au niveau de la séquence d’ADN spécifiée dans le chromosome qui ne contient pas l’endonucléase. Les processus naturels de réparation cellulaire aboutissent à la copie du gène de l’endonucléase dans le chromosome réparé. Cette création très efficace de cellules germinales possédant deux copies du gène de l’endonucléase (et de tous les gènes associés, appelés ensemble la « construction » de l’endonucléase) crée une forte impulsion, car les gènes seront maintenant hérités par la progéniture qui reçoit l’un ou l’autre chromosome et le processus de copie continuera à se répéter dans cette progéniture. Il en résulte une augmentation de l’hérédité d’un élément génétique dans les générations suivantes.

La construction de l’endonucléase peut être ciblée sur un endroit spécifique du chromosome opposé en ajoutant un morceau d’acide nucléique qui sert de « guide ». La construction de l’endonucléase peut également être modifiée pour avoir d’autres fonctions que la production de l’enzyme de coupure de l’ADN. Cela pourrait permettre d’introduire une nouvelle caractéristique (trait) dans l’organisme. Par exemple, une nouvelle caractéristique pourrait résulter de l’inactivation du gène ciblé dans lequel la construction d’endonucléase est copiée. Ou encore, un autre gène codant pour une nouvelle caractéristique peut être couplé au gène de l’endonucléase de sorte qu’il soit transporté et copié dans le chromosome opposé avec le gène de l’endonucléase. Cette construction peut également contenir un interrupteur génétique capable d’activer et de désactiver les autres gènes au moment opportun du cycle cellulaire. Grâce à l’impulsion génétique, la nouvelle caractéristique peut se propager par accouplement au sein d’une population interféconde.

Pour plus d’informations :

Oui. Il existe plusieurs façons d’obtenir une augmentation de l’hérédité d’un élément génétique, ou « impulsion », dans le milieu naturel, et certaines d’entre elles peuvent également être recréées en laboratoire.

Le mécanisme appelé « homing » est souvent utilisé pour l’aboutissement d’un système d’impulsion génétique. Les endonucléases « homing » sont des enzymes qui existent dans la nature et qui permettent à un gène hérité d’un parent d’être dupliqué dans le génome de sa progéniture, de sorte que cette dernière porte deux copies du gène et le transmettra à tous ses descendants. Ce mécanisme est une forme de sur-réplication et peut facilement être imité en utilisant l’édition génomique CRISPR/Cas.

Pour plus d’informations :

Non. Des technologies fonctionnelles d’impulsion génétique ont été mises au point et testées en laboratoire qui n’utilisent aucun composant des systèmes d’édition génomique CRISPR/Cas. Beaucoup le font cependant, et ce, parce que CRISPR/Cas donne aux chercheurs et aux ingénieurs une capacité sans précédent de contrôler la précision et la spécificité de la technologie par rapport à l’espèce. Cependant, d’autres stratégies peuvent également fonctionner.