Au fil du temps, de nombreuses techniques ont été mises au point afin d’améliorer la génétique des organismes vivants, par exemple le croisement des plantes, la sélection génétique ou les OGM. L’édition génomique est une autre technique de modification de l’ADN qui se développe depuis les années 801. Elle a permis aux scientifiques d’améliorer leurs connaissances dans plusieurs domaines.
En 2012, l’arrivée du système CRISPR-Cas9, mis au point par deux chercheuses de l’Université de Californie à Berkeley, Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna2, a révolutionné l’édition génomique en la rendant plus abordable et plus facile d’utilisation. Depuis cette découverte, les scientifiques cherchent à appliquer cette technique dans divers domaines.
L’édition génomique consiste en l’ensemble des techniques servant à modifier une séquence de nucléotides de l’ADN d’une cellule. Les modifications permettent de réparer, d’éliminer ou d’ajouter un ou des gènes de manière sélective. Elles sont effectuées par des enzymes de restriction qui ont comme fonction de couper les acides nucléiques en plus petits fragments, d’où leur nom de « ciseaux moléculaires ». Par la suite, le double brin d’ADN modifié va se ressouder.
Les enzymes de restriction utilisées pour l’édition génomique sont des endonucléases. Elles sont regroupées en quatre familles :
Le système CRISPR-Cas9 représente la famille d’endonucléases la plus populaire dans la communauté scientifique, car il est :
Ce système est composé de l’enzyme de clivage Cas9 et d’une séquence d’ARN non codante nommée « CRISPR » (en français : courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées). La séquence d’ARN est homologue de celle de l’ADN que l’on veut extraire3. Elle agit donc comme dispositif de guidage4.
Le système CRISPR-Cas9 agit en quatre étapes :
Les recherches visant à raffiner l’édition génomique ne cessent de progresser et d’autres outils sont en cours de développement, comme CRISPR-Cpf15 et Crispr-Cas136.
L’édition génomique permet donc de changer des parties d’un gène, de supprimer certains gènes indésirables ou d’ajouter des gènes qui confèrent un caractère désiré dans le but de modifier le génome d’une plante ou d’un animal. Avec l’édition génomique, le changement apporté au gène devient héréditaire. L’ADN du génome des générations prochaines contiendra alors la modification.
iStockphotoÀ la fin de l’année 2020, le ministère de l’Agriculture, des Forêts et de la Pêche du Japon a confirmé que la tomate GABA ne serait pas réglementée comme un OGM en vertu de lignes directrices pour les aliments dérivés de l’édition génomique30. Le département de l’Agriculture des États-Unis (USDA) a également déterminé que cette tomate ne serait pas assujettie à la réglementation sur les OGM31. La tomate Sicilian Rouge à haute teneur en GABA est commercialisée depuis l’automne 202132.
L’entreprise japonaise Regional Fish s’est associée à l’Université de Kyoto et à l’Université Kindai pour développer une dorade rose (Madai) qui possède 16 % plus de chair33. L’outil d’édition de gènes CRISPR-Cas9 a été utilisé pour éliminer 14 bases du gène codant pour la myostatine, une protéine ayant un effet sur la croissance musculaire du poisson. Cette modification a entraîné une invalidation génique (gene knockout).
iStockphotoRegional Fish a également utilisé l’édition génomique pour supprimer quatre bases du gène récepteur de la leptine, un gène contrôlant l’appétit, chez le poisson-globe (pufferfish). Au cours d’une même période d’élevage, les poissons ayant subi la modification deviennent 1,9 fois plus lourds que les autres34.
À l’automne 2021, le Japon a approuvé la commercialisation de ces deux poissons issus de l’édition génomique en vertu de lignes directrices pour les aliments dérivés de l’édition génomique35.
iStockphotoLa FDA a examiné les informations transmises par le développeur du produit. Elles ont confirmé que :
Dans le secteur agroalimentaire, l’édition génomique pourrait, entre autres, contribuer :
En effet, l’édition génomique pourrait être utilisée pour annuler la résistance de certains insectes aux insecticides et celle de mauvaises herbes aux herbicides. Elle pourrait conférer aux végétaux et aux animaux une résistance à certaines maladies. Dans les deux cas, l’utilisation de produits nocifs pour l’environnement s’en trouverait réduite.
Voici deux exemples de produits issus de l’édition génomique :
Ce cultivar de canola, mis au point par mutagenèse dirigée par oligonucléotides, présente une tolérance accrue aux herbicides tribénuron-méthyle et thifénsulfuron-méthyle. Il est approuvé aux États-Unis et au Canada8. Pour ce qui est de l’Europe, le SU CanolaTM fait l’objet d’un flou réglementaire9.
Ce champignon résistant au brunissement constitue la première plante modifiée génétiquement par le système CRISPR-Cas9 qui a été autorisée aux États-Unis10. Ce cultivar ne contient aucun ADN étranger.
Une équipe de chercheurs de l’Université du Missouri et de l’Université d’État du Kansas a modifié le génome de porcs à l’aide du système CRISPR-Cas9. En retirant le récepteur du virus du SRRP, il serait possible d’éviter aux porcs de contracter le virus. De ce fait, les porcs sans récepteur n’auraient aucun symptôme de la maladie et cette modification n’affecterait pas leur développement11.
© Photo : Éric Labonté, MAPAQ
Afin d’éviter l’écornage des bovins laitiers, des chercheurs de Recombinetics, une société de biotechnologie du Minnesota, ont utilisé la technique TALEN (transcription activator-like effector nuclease). La modification consiste à insérer des allèles du gène Polled, responsable de l’absence de cornes dans le génome d’embryons de bovins. Cet essai a permis de donner naissance à cinq veaux acères sans aucun effet secondaire12.
© Photo : Éric Labonté, MAPAQ
Des scientifiques de l’Institut Roslin de l’Université d’Édimbourg, en Écosse, et de l’Imperial College London, en Angleterre, ont utilisé le système CRISPR pour supprimer en partie le gène ANP32, qui synthétise une protéine dont dépend le virus de la grippe H5N1. Les poulets issus de cette manipulation sont complètement résistants à la grippe aviaire13.
© Photo : Éric Labonté, MAPAQ
Les membres d’une équipe de l’Institute for Sustainable Agriculture de Cordoba, en Espagne, ont travaillé à la modification du blé afin de produire un pain sans gluten. En 2016, ils ont diminué le nombre de gliadines, des protéines présentes dans le blé et liées au gluten. En 2017, ils ont utilisé la technique CRISPR-Cas9 pour inactiver 35 des 45 gènes impliqués dans la synthèse des gliadines de manière qu’ils ne soient plus efficaces. Des tests sont actuellement effectués sur 30 patients atteints de la maladie cœliaque afin de vérifier l’efficacité de ce blé modifié14.
© Photo : Éric Labonté, MAPAQ
Des chercheurs du Centre Volcani en Israël ont travaillé au développement d’une résistance aux virus chez le concombre. Le système CRISPR/Cas9/ARNsg a ainsi été utilisé pour introduire une résistance aux virus suivants :
Cette approche serait également utilisable avec d’autres cultures15.
© Photo : Éric Labonté, MAPAQ
Une équipe de chercheurs de DuPont Pioneer a évalué l’expression de l’ARNm ARGOS8 sur 400 lignées de maïs en vue de l’utiliser en hybridation pour la tolérance à la sécheresse. Plus précisément, le gène de maïs ARGOS8 régule négativement les réponses à l’éthylène. C’est à l’aide de la technique CRISPR-Cas9 que les chercheurs ont pu générer de nouvelles variantes de ce gène. Les maïs ARGOS8 modifiés possèdent un rendement en grains supérieur au cours de la floraison, et ce, même dans des conditions de stress16.
© Photo : Éric Labonté, MAPAQ
À l’aide du système CRISPR-Cas9, des chercheurs de l’Université Harvard ont inactivé 62 copies d’un gène impliqué dans la transmission du rétrovirus à des cellules hépatiques porcines en culture. Cette stratégie d’inactivation permettrait de réduire considérablement la transmission du virus à des cellules humaines in vitro. La présence du rétrovirus constitue un obstacle pour la greffe d’organes de porcs chez l’humain. L’efficacité de cette technique in vivo reste toutefois à démontrer17.
Des chercheurs de l’Académie chinoise des sciences18 ont utilisé le système CRISPR-Cas9 afin d’inactiver simultanément les différentes copies d’un gène de susceptibilité au mildiou présent dans le génome d’une variété de blé. Cette stratégie d’inactivation des gènes de susceptibilité à certaines pathologies permettrait de limiter l’utilisation de fongicides.
Enfin, le système CRISPR-Cas9 est déjà utilisé dans plusieurs pays pour modifier génétiquement Arabidopsis thaliana19, un modèle majeur en biologie végétale, ainsi que des variétés de riz, de tabac, de blé, de sorgho, de maïs, de tomates, d’oranges, etc.
En 2015, des chercheurs californiens ont produit des moustiques génétiquement modifiés au moyen de la technique CRISPR-Cas9. Ces moustiques résistent au parasite à l’origine du paludisme et sont en mesure de transmettre cette modification à leur descendance grâce à la technique du forçage génétique (gene drive). Si ces moustiques modifiés étaient relâchés dans la nature, le gène de résistance pourrait se transmettre à la population de moustiques sauvages en une dizaine de générations (soit une saison chez ces espèces) et avoir une incidence majeure sur ce vecteur de contamination. Ce transfert pourrait ainsi conduire à l’immunisation, au fil des générations, de cette espèce de moustiques contre le parasite. En 2023, plusieurs équipes de chercheurs poursuivent des travaux sur le forçage génétique afin de diminuer la transmission de la malaria20.
L’avènement de l’édition génomique soulève des enjeux d’ordre réglementaire. En effet, les différents pays ne s’entendent pas pour ce qui est de déterminer si les produits issus du génie génomique doivent être considérés comme des OGM. Certaines réglementations font également la distinction entre l’application de l’édition génomique dans le règne végétal et son application dans le règne animal.
Le Canada considère comme important d’encourager l’innovation et les avancées technologiques. Dans cet ordre d’idées, Environnement et Changement climatique Canada de même que Santé Canada s’associent afin d’évaluer le risque que peuvent représenter ces nouvelles technologies pour la santé et l’environnement. La décision de la mise en marché du produit ne dépend pas de la technologie utilisée, mais du résultat final21. Au Canada, les végétaux issus de l’édition génomique sont classés comme faisant partie des végétaux à caractères nouveaux (VCN).
L’Agence canadienne d'inspection des aliments (ACIA) est responsable de la réglementation relative à la dissémination dans l’environnement des végétaux à caractères nouveaux. Cette surveillance est sous l’autorité de la Loi sur la protection des végétaux, du Règlement sur la protection des végétaux, de la Loi sur les semences et du Règlement sur les semences (partie V)22. En 2021, l’ACIA a tenu une consultation publique en vue d’exempter de ce règlement certaines plantes issues de l’édition génomique, notamment celles ne contenant pas d’ADN étranger.
Aux États-Unis, les produits modifiés par l’édition génomique ne sont pas considérés comme des OGM, donc ils ne sont pas soumis à la réglementation fédérale. Le département de l’Agriculture des États-Unis (USDA)7 a conclu que, si on ne peut distinguer une modification d’une mutation d’origine naturelle, il n’est pas nécessaire que la plante fasse l’objet d’une réglementation spécifique. Ainsi, plusieurs plantes obtenues avec la technique de l’édition génomique ont été approuvées.
En Europe, la réglementation concernant l’utilisation de la technique de l’édition génomique est encore source de débat. Avant l’arrivée du système CRISPR-Cas9, les produits issus de cette technique étaient soumis aux mêmes réglementations que celles régissant les OGM. Toutefois, les modifications effectuées par ce système soulèvent des questionnements quant à leur identification en tant qu’OGM. En effet, les organismes modifiés par le système CRISPR-Cas9 ne sont pas différenciables des produits cultivés de manière conventionnelle23.
Pour ce qui est des plantes dont le génome a été modifié au moyen du système CRISPR-Cas9, selon le Conseil suédois de l’agriculture24, elles ne tombent pas sous la définition adoptée en Europe pour les OGM.
L’Argentine a une réglementation bien établie au sujet de l’édition génomique. Le système réglementaire est en effet capable de déterminer, pour chaque produit issu de cette technique, s’il s’agit d’un OGM ou d’une nouvelle variété. Cette définition est basée sur le type de changement effectué dans le génome. Pour être commercialisé, un produit doit répondre à plusieurs exigences, dont une description complète sur son emballage de la technique utilisée et des manipulations effectuées25.
La Food Standards Australia New Zealand (FSANZ) est l’organisme responsable d’établir les normes alimentaires communes en Australie et en Nouvelle-Zélande. Cet organisme évalue actuellement l’utilisation de l’édition génomique dans les produits alimentaires26.
En Inde, les produits issus de l’édition génomique qui ne contiennent pas d’ADN étranger ne sont pas soumis à la réglementation concernant les OGM, soit les Rules for the Manufacture, Use, Import, Export and Storage of Hazardous Microorganisms, Genetically Engineered Organisms or Cells27.
