Crispr peut accélérer et changer la façon dont nous cultivons les aliments (2)
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Tout a commencé à changer en 2012. En mai de la même année, les phytogénéticiens ont complété le projet sur le génome de la tomate – la séquence d’ADN entière de la plante de tomate, tous les 900 millions de paires de bases sur 12 chromosomes. Puis, en juin, un groupe dirigé par Jennifer Doudna à UC Berkeley a publié le premier rapport sur la nouvelle technique d’édition de gènes, connu sous le nom de Crispr, suivi d’un groupe au Broad Institute du MIT et de Harvard. Le fruit de ces deux courants convergents de recherche – et, botaniquement parlant, la tomate est un fruit – était une course parmi les scientifiques pour voir si la nouvelle technologie fonctionnait dans les usines.
Une fois que la parole de Crispr s’est brisée, Lippman s’est demandé: « Pouvons-nous faire cela dans la tomate et si nous le pouvons, nous devrions bouger. » Se déplacer rapidement signifie mener une expérience sur un gène de tomate qui ne compromet pas l’efficacité de Crispr prouverait trop de retard. Quel gène a ciblé Lippman et Van Eck ? Aucun qui améliorerait la taille ou la forme du fruit – cela prendrait trop de temps, et Van Eck était impatient. « Je ne veux pas la mettre dans la serre et attendre qu’elle grandisse », a-t-elle dit à Lippman. « Je veux être capable de voir quelque chose dans la boîte de Pétri. » Ils ont donc choisi un gène qui n’avait aucune importance économique et qui ne plaisait pas aux consommateurs. C’était un gène étrange qui, lorsqu’il était muté, produisait des feuilles de tomate défigurées qui ressemblaient à des aiguilles. La version mutante était appelée « wiry ».
A Cold Spring Harbor il y a une zone de recherche avec environ 8.000 plantes traitées avec des gènes. Les graines sont entreposées dans des boîtes puis plantées.
La mutation sinueuse était si peu claire qu’en 1928 Van Eck a dû déterrer un papier qui le décrivait pour la première fois pour savoir ce qu’elle cherchait. Chaque mutation dirigée par Crispr nécessite un outil conçu sur mesure appelé « construct » – un soi-disant ARN de plomb pour cibler le bon gène de la tomate, et un fusil à pompe enzymatique pour couper l’ADN de la plante juste là. Dans ce cas, Lippman a conçu la construction pour conduire le gène wiry et le couper. La mutation n’est pas produite par Crispr lui-même, mais par la plante quand elle tente de réparer la plaie. Van Eck a utilisé une bactérie qui infecte très bien les plantes pour porter l’outil de mutation Crispr dans les cellules de tomate. Une fois mutées, ces cellules ont été étalées sur des boîtes de Pétri où elles se sont développées en plantes. Van Eck a dû attendre encore deux mois pour que les cellules de tomates se transforment en semis et en feuilles germées.
Ils ont montré que Crispr pouvait produire un changement de caractère héréditaire dans une récolte de fruits. Ils savaient que la même procédure de base pourrait théoriquement être utilisée pour traiter chaque gène dans toute culture vivrière avec une précision exquise et une vitesse sans précédent.
Lippman et Van Eck ont dû attendre plus longtemps pour des feuilles raides, mais en mars 2016, Lippman avait des tomates sans couture dans sa serre. Ils ont publié le travail au printemps 2017 dans le journal Cell et Lippman a partagé l’outil d’édition de gènes avec Klee à l’Université de Floride. Klee et son équipe ont planté une série de mutants sans joints génétiquement modifiés dans un champ d’essai au nord de Gainesville dans une souche commerciale appelée Florida 8059.
Tests de réalité rapide : Malgré le battage médiatique entourant la révolution de l’édition de gènes, les dernières années ont montré à la fois des limites et des succès. Les scientifiques vous le diront, Crispr est génial quand il a « assommé » un gène. Mais insérer un nouveau gène et, comme le suggèrent de nombreux rapports populaires, réécrire la lignée germinale d’humains, d’animaux ou de plantes ? Pas si facile. « Crispr n’est pas tout », affirme Dan Voytas de l’Université du Minnesota, l’un des pionniers du traitement génétique agricole. De plus, les génomes sont complexes, même chez les plantes. Tout comme une douzaine de boutons sur une console stéréo peut façonner le son global d’une seule chanson, plusieurs éléments génétiques peuvent contrôler l’effet d’un seul gène.
Chez les plantes aussi bien que chez les animaux (et les humains), il y a une partie de l’ADN qui se trouve à l’extérieur du segment codant pour la protéine du gène et qui régule de façon significative sa production. Cette partie en amont de l’ADN régulateur est appelée un promoteur, et il établit, si vous voulez, différents volumes initiaux – pour certains gènes, d’un peu à beaucoup. Et si le groupe de Lippman vous demandait d’utiliser Crispr pour ajuster le volume d’un gène particulier en faisant muter le promoteur à différents endroits maintenant plein d’exemples de ce qui se passe. Comme rapporté dans Cell, Daniel Rodríguez-Leal et ses collègues du laboratoire de Lippman ont montré qu’en mutant le promoteur du gène auto-pacifiant sur différents sites, ils pouvaient adapter leur performance comme un gradateur, subtile mais apporter des changements importants. En utilisant Crispr pour créer différentes doses d’un gène, dit Lippman, les scientifiques peuvent maintenant trouver de prétendues « meilleures » versions de plantes que la nature jamais créée. Mais mieux pour qui ?
La triste réalité est que l’industrie n’est pas vraiment engagée à faire une tomate au goût meilleur.
Tuning n’est que l’une des nombreuses façons dont les biologistes reconstruisent la tomate. Des chercheurs du laboratoire de Sainsbury en Angleterre ont génétiquement modifié une variété de tomate appelée Moneymaker pour qu’elle soit résistante au mildiou, et un groupe de recherche japonais a créé des tomates sans graines. Au lieu d’optimiser une variété de tomate domestiquée, ils sont retournés à # 1 – la plante sauvage – et ont utilisé Crispr pour éteindre une poignée de gènes à la fois. Le résultat ? Là où la plante sauvage s’est répandue et éradiquée, la tomate qui avait travaillé le gène était compacte et touffue ; là où la plante ancestrale avait des fruits de la taille d’un pois, la version recadrée avait des tomates cerises plutôt épaisses. Le fruit édité contenait également plus de lycopène, un antioxydant important, que toute autre variété de tomate connue. Le processus est appelé « de novo domestication ».
Ce qui rend l’approche de novo si intrigante, c’est qu’elle tire parti de toute la « sagesse » botanique d’une plante sauvage. Au cours de dizaines de milliers d’années d’évolution, une espèce sauvage acquiert des caractéristiques de résilience et de résilience, telles que la résistance aux maladies et au stress. La domestication a éliminé certaines de ces caractéristiques. Parce que ces traits de résistance sont généralement un ensemble de gènes, dit Peres, il serait extrêmement difficile de les introduire dans les tomates domestiquées via Crispr ou d’autres technologies. Et l’approche peut exploiter d’autres fonctionnalités extrêmes. Peres veut «domestiquer» une espèce sauvage des îles Galapagos qui tolère des conditions environnementales extrêmes telles que la salinité élevée et la sécheresse, ce qui pourrait améliorer la sécurité alimentaire dans un futur avec une variabilité climatique énorme.
Les consommateurs voudront-ils manger ces tomates? Les légumes et les céréales Crispr sont-ils simplement de « nouveaux OGM », comme le prétendent nombre de groupes environnementaux, ou les plantes génétiquement modifiées sont-elles intrinsèquement différentes ? « C’est le début de la nouvelle conversation », dit Lippman.
La vieille conversation était amère et émotionnelle. Les premiers aliments génétiquement modifiés introduits par Monsanto dans les années 1990 étaient « transgéniques », ce qui signifie que les biologistes utilisaient le génie génétique pour introduire dans la plante de l’ADN étranger provenant d’une espèce non apparentée. L’édition de gène est beaucoup plus analogue aux formes plus anciennes de mutagenèse telles que le rayonnement et les produits chimiques, bien que beaucoup moins dispersés. Crispr ne cible pas les mutations aléatoires, mais les gènes spécifiques. (La modification de sa marque est possible même si Lippman n’a pas découvert dans son travail.) Dans le cas de « frapper » ou d’ajouter un gène aux cultures, l’USDA a indiqué qu’il évaluera cela au cas par cas. Certains pays européens ont interdit les OGM et l’Union européenne doit encore le faire.
yogaesoteric
10 septembre 2018