Le forçage génétique – Gene Drive

Le forçage génétique (« Gene Drive ») est une technique qui favorise la propagation d'éléments génétiques au sein des populations en assurant qu'elles sont héritées plus souvent que ne le prédisaient les lois de ségrégation mendéliennes. En conséquence, les gènes transmis peuvent se propager rapidement et de manière permanente à l’ensemble de la population. Le forçage génétique peut se produire naturellement ou peut être créé en laboratoire par modification génétique. Cette technique peut désactiver un trait existant dans une population, le modifier ou ajouter un nouveau à l'ADN d'un organisme.

 

Parmi les différentes méthodes du forçage génétique, ceux basés sur la technologie CRISPR devraient être capables de propager les gènes de manière particulièrement rapide. Cela est dû au fait que des composants du système CRISPR peuvent être programmés pour remplacer des copies d’un gène particulier, garantissant que seule la version souhaitée est transmise à la progéniture. Ainsi, par exemple, un gène empêchant les moustiques de porter ou de transmettre le parasite du paludisme pourrait être introduit dans une très grande population sauvage afin de réduire l'incidence de la maladie chez l'homme (1).

 

Les maladies transmises par les moustiques, telles que la dengue, le zika et le chikungunya, sont en train de devenir des urgences sanitaires majeures dans le monde, tandis que d'anciennes menaces, telles que la fièvre jaune, réapparaissent (2). Les méthodes de lutte traditionnelles, axées sur la réduction des populations de moustiques par l'application d'insecticides ou la prévention de la reproduction par l'élimination de l'habitat larval, sont largement inefficaces (3).

 

De ce fait des moustiques transgéniques porteurs de gènes anti-pathogènes ciblant les parasites du paludisme et capables de forcer ces gènes dans des populations de vecteurs sauvages ont été créés et testés (4-11). La transfection de moustiques avec des bactéries du genre Wolbachia est également un moyen de lutte contre les maladies transmises par des insectes (12-16).

 

Ces bactéries intracellulaires sont couramment présentes dans les arthropodes et les nématodes. Ces endosymbiontes sont transmis verticalement par les œufs de l'hôte et modifient sa biologie de différentes manières, notamment par l'induction de manipulations de la reproduction, telles que la féminisation, la parthénogenèse, la mise à mort des hommes et l'incompatibilité sperme – œuf (17).

 

En raison de leur nouveauté, les technologies émergentes peuvent remettre en cause les règles et réglementations existantes et les bonnes pratiques professionnelles établies. Ces précautions ont été jugées nécessaires pour prévenir les effets écologiques non voulus (1, 18).

 

En août 2015, un consortium de 26 scientifiques a publié une lettre dans le renommé journal « Science » qui appelait à des mesures de sécurité lors de l'utilisation de cette technique (19). Tout comme les chercheurs qui travaillent avec des agents pathogènes qui se propagent par eux-mêmes doivent s’assurer que ces agents n’échappent pas au monde extérieur, les scientifiques travaillant en laboratoire avec des constructions génétiques sont également responsables de leur confinement (20).

Gene Drive
Le forçage génétique (« Gene Drive ») est une technique qui favorise la propagation d'éléments génétiques au sein des populations en assurant qu'elles sont héritées plus souvent que ne le prédisaient les lois de ségrégation mendéliennes.
Références
  1. Noble C, Adlam B, Church GM, Esvelt KM, & Nowak MA (2018) Current CRISPR gene drive systems are likely to be highly invasive in wild populations. eLife 7:e33423.
  2. Flores HA & O’Neill SL (2018) Controlling vector-borne diseases by releasing modified mosquitoes. Nature Reviews Microbiology 16(8):508-518.
  3. Bhatt S, et al. (2013) The global distribution and burden of dengue. Nature 496:504.
  4. Carvalho DO, et al. (2015) Suppression of a Field Population of Aedes aegypti in Brazil by Sustained Release of Transgenic Male Mosquitoes. PLoS Negl Trop Dis 9(7):e0003864.
  5. Carvalho DO, et al. (2014) Mass production of genetically modified Aedes aegypti for field releases in Brazil. J Vis Exp (83):e3579.
  6. Gantz VM, et al. (2015) Highly efficient Cas9-mediated gene drive for population modification of the malaria vector mosquito Anopheles stephensi. Proc Natl Acad Sci U S A 112(49):E6736-6743.
  7. Hammond A, et al. (2016) A CRISPR-Cas9 gene drive system targeting female reproduction in the malaria mosquito vector Anopheles gambiaeNat Biotechnol 34(1):78-83.
  8. Lacroix R, et al. (2012) Open field release of genetically engineered sterile male Aedes aegypti in Malaysia. PLoS One 7(8):e42771.
  9. Waltz E (2016) GM mosquitoes fire first salvo against Zika virus. Nat Biotechnol 34(3):221-222.
  10.   Li M, et al. (2017) Germline Cas9 expression yields highly efficient genome engineering in a major worldwide disease vector, Aedes aegyptiProc Natl Acad Sci U S A 114(49):E10540-E10549.
  11.   Trenkmann M (2017) On the road to efficient gene drives. Nature Reviews Genetics 18:704.
  12.   Hoffmann AA, et al. (2011) Successful establishment of Wolbachia in Aedes populations to suppress dengue transmission. Nature 476(7361):454-457.
  13.   Mains JW, Brelsfoard CL, Rose RI, & Dobson SL (2016) Female Adult Aedes albopictus Suppression by Wolbachia-Infected Male Mosquitoes. Sci Rep 6:33846.
  14.   Nguyen TH, et al. (2015) Field evaluation of the establishment potential of wMelPop Wolbachia in Australia and Vietnam for dengue control. Parasit Vectors 8:563.
  15.   O'Connor L, et al. (2012) Open release of male mosquitoes infected with a wolbachia biopesticide: field performance and infection containment. PLoS Negl Trop Dis 6(11):e1797.
  16.   Sinkins SP & Gould F (2006) Gene drive systems for insect disease vectors. Nature Reviews Genetics 7:427.
  17.   Werren JH, Baldo L, & Clark ME (2008) Wolbachia: master manipulators of invertebrate biology. Nat Rev Microbiol 6(10):741-751.
  18.   Pineda M, Lear A, Collins JP, & Kiani S (2018) Safe CRISPR: Challenges and Possible Solutions. Trends in Biotechnology.
  19.   Akbari BOS, et al. (2015) Safeguarding gene drive experiments in the laboratory.
  20.   Esvelt KM, Smidler AL, Catteruccia F, & Church GM (2014) Concerning RNA-guided gene drives for the alteration of wild populations. eLife 3:e03401.

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