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Volume 52, numéro 24b | 20 avril 2017

À la une

Efficacité à la pompe

Des chercheurs proposent une méthode pour améliorer l'efficacité de l'outil d'édition génomique CRISPR-Cas

Par Jean Hamann

Des chercheurs de l’Université Laval, d’Héma-Québec et de l’Université Dalhousie viennent de publier dans Nature Methods les détails d’une technique qu’ils ont développée pour améliorer l’efficacité de l’outil d’édition génomique CRISPR-Cas. La méthode qu’ils décrivent dans leur article permet d’atteindre des taux d’efficacité allant jusqu’à 80%, ce qui devrait faciliter le développement de thérapies cellulaires faisant appel à cet outil, précise le responsable de l’étude, Yannick Doyon, professeur à la Faculté de médecine et chercheur au CHU de Québec – Université Laval.

Rappelons que le système CRISPR-Cas a d’abord été découvert chez les bactéries, où il fait office de système immunitaire contre les virus et les plasmides. En 2012, des chercheurs ont eu l’idée de faire appel à ce système pour créer un outil d’édition des génomes. Depuis, l’utilisation de CRISPR-Cas a connu une croissance exponentielle dans les laboratoires de recherche aux quatre coins du monde. Cette popularité s’explique par le fait que cet outil permet d’éditer les génomes avec une précision inouïe. Chez l’humain, il est possible d’y recourir pour choisir au nucléotide près, parmi les 6 milliards de nucléotides qui composent le génome humain, l’endroit où on souhaite apporter une modification. On peut donc l’utiliser pour modifier un gène, ce qui laisse entrevoir la possibilité de développer des thérapies pour les maladies génétiques.

Les espoirs placés en CRISPR-Cas sont toutefois tempérés par une réalité que connaissent bien les chercheurs qui utilisent cet outil: son efficacité est très variable. «Dans des lignées cellulaires classiques, le pourcentage de cellules dont on parvient à modifier le gène cible en utilisant CRISPR-Cas peut atteindre 40%, mais il peut aussi se situer sous la barre du 1%», signale le professeur Doyon. Pour améliorer cette performance, le chercheur et ses collaborateurs ont adopté une stratégie qui consiste à modifier simultanément le gène d’intérêt ainsi qu’un second gène, celui-là essentiel à la survie des cellules. Ce deuxième gène code, pour la pompe sodium-potassium, une enzyme qui participe à l’équilibre ionique dans toutes les cellules du corps. «La seconde modification génétique que nous apportons à nos lignées cellulaires vise à les rendre résistantes à une toxine végétale, l’ouabaïne, qui bloque la pompe sodium-potassium. Les cellules résistantes fonctionnent normalement en présence d’ouabaïne, alors que les cellules non modifiées meurent en moins de 48 heures.»

Après avoir soumis une lignée cellulaire à cette double modification, les chercheurs l’exposent à l’ouabaïne, ce qui permet une sélection drastique des cellules dans lesquelles le gène de résistance a été modifié avec succès. «Dans ces cellules, la modification du gène d’intérêt ne survient pas de façon indépendante. Il semble y avoir une cosélection qui opère, ce qui permet d’obtenir des taux d’efficacité allant de 10 à 80%», explique le professeur Doyon.

La modification apportée au gène de la pompe sodium-potassium semble n’avoir aucun effet négatif sur le fonctionnement des cellules, de sorte qu’on peut envisager le recours à cette stratégie pour développer des thérapies cellulaires, notamment pour les maladies du sang, fait valoir le chercheur. «L’idée serait de prélever des cellules souches hématopoïétiques chez un patient atteint d’une maladie et d’utiliser notre système pour effectuer la correction du gène défectueux et la sélection des cellules modifiées. Une fois injectées dans le sang du patient, ces cellules modifiées retourneraient naturellement dans la moelle osseuse où elles produiraient des cellules sanguines normales. On n’en est pas encore là, mais on s’en approche. Certaines équipes de recherche poussent très fort pour obtenir l’autorisation de faire des essais chez des sujets humains.»

L’article paru dans Nature Methods est signé par Daniel Agudelo, Alexis Duringer, Lusiné Bozoyan, Caroline C. Huard, Sophie Carter, Jeremy Loehr, Dafni Synodinou et Yannick Doyon, de la Faculté de médecine et du CHU de Québec – Université Laval, Mathieu Drouin et Josée Laganière, d’Héma-Québec, et Jayme Salsman et Graham Dellaire, de l’Université Dalhousie.

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L'utilisation de CRISPR-Cas comme outil d'édition génomique a connu une croissance exponentielle dans les laboratoires de recherche aux quatre coins du monde. Les espoirs placés en CRISPR-Cas pour la mise au point de thérapies cellulaires sont toutefois tempérés par son efficacité très variable et parfois très faible. La méthode développée par l'équipe de Yannick Doyon permet d'atteindre des taux d'efficacité allant jusqu'à 80%.

Photo: McGovern Institute for Brain Research, MIT

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