•     Je vous ai décrit, hier, le mécanisme de modification de l’ADN de virus  par les bactéries, afin de se vacciner, en utilisant un ARN guide contenant une séquence caractéristique de l’ADN viral, qui retrouvera cette séquence sur le virus infectant, et d’une enzyme CAS, capable de couper cette séquence en un endroit très précis, ce qui empêche le virus de se reproduire.

    Faisons d'abord un peu d'historique quant aux essais de modification d'ADN.

        Lorsqu’il s’agissait de couper en laboratoire l’ADN de cellules en expérimentation, que pouvait on faire?
        Bien avant que, en 1944, l'on connaisse l'ADN en tant que support génétique, et que l'on puisse déterminer un génome, l'homme a fait des croisements d'animaux et de plantes, et a ainsi modifié l'ADN, car c'est le seul moyen de modifier durablement un organisme.
        Les scientifiques avaient aussi montré que les rayonnements ionisants, des produits chimiques ou des virus pouvaient entraîner des mutations génétiques, mais on ne pouvait les orienter et elles semblaient se faire « au hasard ».
        La première modification volontaire ciblée du génome d'une cellule animale a été faite en1985, en échangeant deux séquences très proches, l'une de l'ADN de la cellule, par une autre introduite dans la cellule.
        En 1988 Mario Capecchi et son équipe, mettent au point une méthode permettant de cibler et de modifier un gène dans une cellule animale, ce qui lui vaudra le prix Nobel en 2007. En 1994, des biologistes de l'Institut Pasteur montrent que la réparation naturelle d'un gène accidentellement coupé est facilitée si on pratique une coupure avec une enzyme de levure.
        Les chercheurs ont alors essayé de fabriquer des protéines qui reconnaissent de façon spécifique une séquence particulière d'ADN, et de les coupler à des enzymes qui coupent la séquence au bon endroit désiré. Ces composants étaient très difficiles et longs à fabriquer
        En 2010, l'université du Minnesota a utilisé une enzyme fabriquée par une bactérie, qui reconnaissait certaines séquences d'ADN, et en la combinant a une protéine capable de couper le brin. Cette méthode était beaucoup plus simple mais encore laborieuse.
        L'utilisation des enzymes CAS des bactéries et des ARN guides va considérablement faciliter les modifications d’ADN et les rendre très rapides au niveau de la synthèse des produits nécessaires.

    Comment procéder avec CRISPR ?

        Il faut fabriquer un petit ARN, composé de l'ARN «TRACR" et de l'ARN issu de la séquence d'ADN que l'on veut sectionner, et on le couple avec l'enzyme CAS (voir les explications de mon article d'hier). L'introduction de plusieurs petits ARN dans la cellule permet même de réaliser plusieurs coupures simultanées.
        Le schéma ci dessous' tire de l'article de la revue "Pour la science", montre le processus :

    http://lancien.cowblog.fr/images/SanteBiologie-1/reparationADN.jpg

        Depuis cette avancée technologique en 2013, les études de modifications génétiques en laboratoire de cellules animales et végétales se sont multipliées. Grâce à cette technique CAS, il est possible de couper avec précision n'importe quelle séquence de l'ADN de n'importe quelle cellule et d'y introduire des séquences autres (entre les brins coupés ou à la place d'une séquence ôtée entre deux coupures).
        De plus les chercheurs ont modifié les protéines CAS pour l'inhiber dans certaines conditions, ou au contraire l'activer, par exemple en présence de lumière ou de certains produits chimiques. ARN guides et la protéine CAS peuvent aussi maintenant être éliminés naturellement par la cellule, une fois la mutation réalisée, ce qui est très important au plan sécurité, pour éviter des modifications intempestives ultérieures.

    Les applications médicales futures.

        De telles mutations provoquées ouvrent des horizons nouveaux en thérapeutique, surtout en ce qui concerne les maladies génétiques, car on peut espérer trouver un  moyen de modifier les anomalie génétique à leur origine.
        Deux grands problèmes toutefois : il y a en général une multitude de gènes responsables de la maladie et il faudrait les modifier presque tous; il faut par ailleurs introduire la mutation dans un très grand nombre de cellules.
        Mais on peut aussi espérer réparer des cellules souches in vivo, voire réparer un organe défectueux quand la dégénérescence de l’organe est du à une mutation.
        On pourra peut être trouver des solutions durables contre le diabète ou l’excès de cholestérol, ou bloquer l’infection de certains virus.

        Enfin l’étude de modifications génétiques de plantes et de leurs conséquence sera  grandement facilitée.
        C’est donc bien une grande avancée que ces progrès, bien peu décrits par les médias.
        On peut penser aussi à pratiquer des modifications sur le génome d’embryons humains pour éviter des enfants anormaux, ce qui serait un grand progrès.
        Mais évidemment, comme toute avancée scientifique, cela pose des problèmes d’éthique car une découverte peut être mal utilisée, et notamment pour des recherches de nature eugénistes..
    (voir mon article sur les jumelles chinoises génétiquement modifiées.)

     

    Partager via Gmail

    votre commentaire
  •           Dans mon article du 14 mai 2019, j'avais signalé l'expérience, théoriquement interdite d'un chercheur chinois, qui avait fait naître les premiers enfants modifiés génétiquement.
              Dans mon article, j'avais dit qu'il était facile de modifier un ADN avec des outils tels que CRISPR, sans expliquer ce que c'était et, cela est normal, on me demande ce qu'est ce "ciseau biologique".
              Je vais essayer de vous l'expliquer le plus simplement possible, en 2 articles, mais ce n'est pas très facile et j'espère que je ne vous raserai pas .

              Pour comprendre la méthode mise au point, il faut d'abord que je vous explique comment les bactéries se protègent contre des virus, par une sorte de vaccination. Ce système de protection a été baptisé CRISPR-CAS9 et il est schématisée ci-dessous.

              Pour se défendre contre les virus, la bactérie possède une mémoire et constitue une banque de données des ADN ou ARN des menaces auxquelles elle peut être exposée.
              Lorsqu'une bactérie est en contact avec un virus, elle va isoler des séquences de l'ADN ou l'ARN viral, en les repérant grâce à de petites séquences spécifiques appelées PAM,et va les insérer dans son génome, grâce à des enzymes appelles CAS qui permettent la découpe de cette séquence, dont les gènes sont insérés également dans le génome du virus. De plus, pour être efficaces, ces gènes ont besoin d'une autre séquence du génome, un petit ARN spécifique nommé par les chercheurs « Tract ».
              La banque de données CRISPR des bactéries est donc composée de suites des trois petites séquences Tract, CAS et  l’extrait d’ADN du virus rencontré, et elle regroupe donc le signalement de nombreux virus, qui sont ensuite transmis par réplication, aux descendants de la bactérie, constituant ainsi une sorte de vaccin.
        Cet extrait complémentaire du virus est ce qui permettra ensuite à la bactérie de le reconnaître.

    http://lancien.cowblog.fr/images/SanteBiologie-1/CRISPRCAS.jpg
    Commentaires du schéma :
        1 - La bactérie est infectée par un virus elle découpe, dans l'ADN du virus, une séquence ciblée, qui lui est indiquée par un repère : la séquence PAM.
        2 - Si elle réchappe à l’infection, elle a incorporé dans son génome cette séquence, suivie de deux gènes : le premier est celui d’une protéine CAS et le second celui d’un ARN guide TRACR
        3 - Une nouvelle infection du virus se produit.
        4 - Le gène CAS s’exprime et génère l’enzyme CAS. Le gène de TRACR libère un ARN Tracr, qui se lie à la séquence ciblée du virus. Il va à la rencontre du viruset sert de modèle de référence.
        5 - Grâce à cet assemblage modèle, ce guide reconnait le virus et localise sa séquence PAML suivie du morceau d’ADN à sectionner.
        6 - La protéine CAS a coupé l’ADN du virus en un point précis et il ne peut plus se reproduir

              Quand se produit une infection virale de la bactérie, chaque séquence CAS est alertée, ainsi que la zone adjacente du génome. Une enzyme CAS est alors produite ainsi qu’un petit ARN composé d’une séquence tract et du morceau du génome du virus stocké dans la mémoire génétique CRISPR de la bactérie.
              Ainsi peuvent être formés autant de petits ARN de reconnaissance que la bactérie a stocké de séquences virales dans son génome.
              Ces ARN vont aller à la rencontre du virus infectant, et si celui ci était connu de la bactérie, l’ARN Tract spécifique du génome de ce virus va le reconnaître.
              Lorsqu’il est reconnu, l’enzyme CAS va le couper en un endroit précis, l’empêchant ainsi de se reproduire. La bactérie est ainsi sauvée de l’infection.
              Ce mécanisme est voisin de celui des vaccins humains qui produisent des anticorps, capables de reconnaître le microbe infectant et ensuite de le faire détruire par les lymphocytes
              C’est assez extraordinaire de voir ainsi les bactéries s’immuniser contre les virus quand évidemment elles n’y ont pas succombé à la première infection, et transmettre ainsi cette immunité à leurs descendants.

    Comment appliquer ce mécanisme à d'autres ADN, par exemple humains.

              Les chercheurs qui ont mis en lumière ce mécanisme, ont réalisé que cette enzyme CAS avec son dispositif ARN de reconnaissance d’une séquence d’ARN ou d’ADN constituait un  remarquable outil pour couper la chaîne en un endroit précis et donc pouvoir ensuite la modifier        ;
              C’est évidement une source de manipulations génétiques, mais aussi un très grand espoir de possibilités de soins pour les maladies d’origine génétique, contre lesquelles nous sommes actuellement très démunis.
              C’est ce que j’essaierai de vous expliquer dans l’article de demain.

        Nota : Sans doute vous demandez vous ce que veut dire
              CRISPR:  je n’ai pas voulu vous ennuyer avec cela, mais pour les curieux c’est 
    « Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats » (Courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées); il s’agit de ces répétitions dans le génome de la bactérie qui sont à l’origine du mécanisme de vaccination).

                CAS veut dire « Crispr associated protein » (protéine associée à Crispr). C’est une enzyme spécialisée pour couper l'ADN avec deux zones de coupe actives, une pour chaque brin de la double hélice.
                PAM signifie « Protospacer adjacent motif » (motif de reconnaissance adjacente); il est très court : quelques bases.

        Vous pouvez trouver pas mal de doc sur Google, mais elle est souvent un peu indigeste et la plupart en anglais.


     

    Partager via Gmail

    votre commentaire
  •        Je regarde tous les jours le journal télévisé pour savoir un peu ce qui se passe en France et dans le monde. On nous montre malheureusement souvent la pollution, qui sévit chez nous, mais encore plus en Inde ou en Chine et on voit de nombreuses personnes qui circulent, un masque antipollution blanc sur le nez.
          C’est vrai aussi dès qu’on parle d’épidémie de grippe ou autre maladie respiratoire .
         Cela me laisse perplexe, car j’ai travaillé autrefois dans un labo où l’on étudiait la protection des voies respiratoires et je crains que ces précautions soient malheureusement souvent plus nocives qu’efficace.
        En effet tout dépend contre quoi on veut se protéger.

        En matière de protection des voies respiratoires, on trouve divers matériels d’efficacité croissante :
            - de simples masques de tissus qu’on met devant le nez et la bouche, attachés par un élastique derrière la nuque. C’est ce que portent les personnes vues à la télévision. C’est évidemment bon marché.
            - des masques plus élaborés de chirurgiens, qui épousent davantage les formes du visage et dont le tissus est spécifique.
            - les masques de peintre, destinés à ne pas respirer la peinture dans une cabine de pistolage.
            - les masques à gaz que l’on portait pendant la guerre (ou en service dans l’armée)
            - les respirateurs à bouteille des pompiers.
        Tout dépend contre quoi on veut se protéger.

        Je rappelle d’abord que 1 micromètre (µm) = 1/1000ème de millimètre et 1 nanomètre (nm) = un millionième de millimètre.
        A titre de comparaison un globule rouge mesure 7µm, une bactérie environ 1µm.

        Lorsque nous respirons, nous aspirons environ 1/2 litre d’air pour en absorber l’oxyg§ne et rejeter ensuite du gaz carbonique (CO2). Nous respirons en même temps des particules et gouttelettes qui flottent dans l’air, et divers polluants gazeux, provenant des activités industrielles du chauffage, et surtout des rejets des moteurs de voiture : oxydes d’azote (NO et NO2), dioxyde de soufre (SO2), ozone (O3).
        Il peut y avoir évidemment des polluants autres : oxyde de carbone (CO), lors de combustions, produits chimiques lors d’épandages… dont certains peuvent être dangereux.

        Parlons d’abord des particules qui constituent la pollution la plus courante et la plus dangereuse.
        Les pics de pollution en France peuvent aller jusqu’à plusieurs millions de particules de particules fines par litre d’air que nous respirons toutes les deux inspirations, voire à chaque respiration si nous sommes en train de faire un effort physique.
        Les particules dans l’atmosphère se classent en quatre principales catégories, vis à vis de notre respiration :
            - Les particules les moins fines de diamètre supérieur à 10 µm.
        Ce ne sont pas les plus dangereuses car elles sont pour la plupart arrêtées par le nez et la gorge où elles se déposent. D’autre part, comme elles sont lourdes elles tombent et de déposent sur le sol.
        Les particules de diamètre inférieur à 10 µm. sont appelées PM10
            - Les particules de diamètre compris entre 2,5 et 10 µm.
        Ce sont elles les plus dangereuses, car elles pénètrent dans les poumons, et constituent la majeure partie en masse. Certaines en ressortent, mais d’autres s’y accumulent et encombrent les alvéoles pulmonaires en perturbant la respiration
        Les particules de diamètre inférieur à 2,5 µm. sont appelées PM2,5
           - Les particules de diamètre compris entre 2,5 et 0,1 µm.
        Elles sont également dangereuses car elles ont tendance à rester en suspension dans les poumons sans en ressortir et surtout leur concentration correspond en général au maximum de la pollution et donc au maximum d’absorption possible.
        Elles encombrent les alvéoles pulmonaires et les plus fines traversent les parois des vaisseaux sanguins.
            - Les particules de diamètre inférieur à  0,1µm.  (100 nm : PM0,1).
        Elles ne représentent qu’une faible masse, mais sont très nombreuses et peuvent franchir la paroi des vaisseaux sanguins du poumon et donc circuler ensuite en même temps que le sang dans l’organisme. Mais on ne sait pas quel est exactement leur comportement, car à cette taille, les matériaux ont des comportements particuliers.

        L’organisation mondiale de la Santé (OMS) estime que la pollution entraîne la mort prématurée de 7 millions d’e personnes dans le monde dont 48 000 en France.
        Les dangers sont les suivants :
            - Des réactions inflammatoires des poumons
            - Des symptômes respiratoires : difficultés à respirer.
            - Des effets néfastes sur le système cardiovasculaire.
            - Un risque de cancer au moins pour certains produits
            - L’accroissement de la prise de médicaments, de l'hospitalisation et de la mortalité des personnes souffrant de problèmes respiratoires, étant cardiaques ou asthmatiques (et considérées comme les groupes à risques).
            - Les personnes âgées et les enfants sont également considérées comme les groupes à risques

        Malheureusement tous les masques que l’on porte sont inefficaces, que ce soit de simples tissus jusqu’au 215 références de marques, vendues en France, et tant pour les particules fines que pour la pollution gazeuse.
    L’Agence Nationale de Sécurité Sanitaire de l’Alimentation de l’environnement et du travail (ANSES) a étudié ces masques et dénonce leur inefficacité.
        Les masques ne sont conçus que pour filtrer les particules fines et n’ont aucun effet sur les gaz. Leur adhérence au visage est souvent mauvaise et donc leur étanchéité n’est pas bonne. La filtration dans les conditions d’usage est très inférieure à celle mesurée en laboratoire. Si la filtration des particule de diamètre supérieure à 10 µm est bonne (mais de peu d’intérêt, celle des particules autour de 2,5 µm est moyenne et celle des particules PM0,1 est pratiquement nulle.
        En outre ces masques sont conçus pour des personnes normales au repos et non pour des personnes à risue ou faisant un effort physique.
        Les masques de chirurgien n’ont pas une efficacité beaucoup plus grande : ils sont destinés à empêcher les particules liquides issues de la bouche et du nez du chirurgien d’aller sur le champ opératoire.
        Les masques militaires sont plus efficaces, mais d’un port pénible et inconfortable, que ne supporteraient pas les personnes non entraînées.
        A noter qu’aucun masque n’arrête les molécule gazeuses de petite taille telles que CO, O3 ou NO. Seul le scaphandre des pompiers, complètement étanche et alimenté en oxygène, est efficace dans ce cas.

       Contre cette pollution, le seule solution est de diminuer son intensité, et ensuite de réduire l’activité des personnes pour moins respirer, mais les masques sont inefficaces et, si l’on reste chez soi, il est cependant nécessaire d’aérer pour éviter des accumulations de produits dans les pièces.

    Partager via Gmail

    2 commentaires
  • Quand mangerons nous un civet de lapin fluorescent ?

              Mes correspondant(e)s me posent pas mal de questions, alors je n’arrive plus à répondre avec mes 5 articles par semaine. J'essaie donc depuis quelques semaines de publier tous les jours.

               J’avais lu, il y a quelques temps l’information suivante :

     « Des chercheurs biologistes auraient modifié génétiquement un lapin, avec des morceaux d'ADN de pieuvre.
     Le lapin serait vert fluorescent !!! »

               Bizarre quand même qu'un gêne de méduse, mollusque des mers, modifie la kératine des poils de lapin.
               Le journaliste avait l'air d'y croire, mais je me suis demandé s'il avait bien compris.
              Je me demandais si ce n’était pas un gêne de martien !!!
               Alors je suis allé à la pêche aux renseignements.

              Alba est une très joli lapine albinos, avec des poils blancs, les moustaches blanches et les yeux rouges. Mais elle a une particularité.
              Des chercheurs français de l'Institut national de la recherche agronomique (Inra). à Jouy en Josas, l’ont conçu par manipulation génétique, en introduisant un certain gène dans une cellule de lapin, avant de la greffer sur un embryon de lapin.
              Ce gène a été prélevé sur une méduse et il a la propriété de permettre à certaines espèces (méduses, lucioles, crevettes, calamars, ainsi que certains poissons et de la lumière à l'état naturel, en codant une protéine fluorescente. Et la lapine blanche Alba devient soudain vert fluorescent lorsqu'on l'éclaire à la lumière ultraviolette.
              Cet animal n'est pas une fantaisie de chercheur fou. Il est destiné à étudier le devenir d’animaux transgéniques primaires., dont les chercheurs ont une dizaine d’exemplaires, destinés à des études sur le développement embryonnaire.´

              Mais il y a eu des rebondissements inattendus. car un artiste américain s'est dit intéressé par l'animal. Cet artiste, Eduardo Kac, professeur à Chicago, (qui se présente comme un « artiste transgénique, rien que cela!), rêve de fabriquer, par manipulation génétique, des êtres vivants uniques destinés à ses oeuvres d'art. Il a donc demandé qu'on lui prête Alba pour pouvoir le photographier et illustrer son site Internet.
              Eduardo Kac s'est mis à dos les associations de défense des animaux (il affirme pourtant que l'animal ne souffre pas et qu'il s'en occupe comme s'il s'agissait d'un membre de sa famille), mais également le monde scientifique, qui a retiré Alba de son atelier. et a refusé de le préter pour une exposition publique. Du coup, Kac a monté une campagne de communication accusant l'INRA de censure et distribuant des images de lapin brillant vert.  

               Mais a-t-on demandé à notre lapine où elle préfère vivre : dans un laboratoire ou dans une galerie d'art ?

               Depuis Kac a mis sur son site une photographie de chien vert.
     Peut être va t’il aussi y mettre des éléphants roses ?

     Voir aussi mon article du 22/09/2017 sur les cochons fluorescents.

               Au fait, moi aussi je suis un grand biologiste ! je sais faire des cochonnets fluos : Je prends un cochonnet de pétanque, je le peins en vert fluo  et je crée ainsi un cochonnet fluorescent !  Economique et écologique : il ne mange pas et ne pollue pas !
    Vive la science.

     

    Partager via Gmail

    votre commentaire
  •            Modifier un ADN et donc le génome humain est aujourd’hui faisable avec des méthodes de modification de séquences   telle que CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats  = « Courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées »), et des virus transporteurs dans l’organisme, non pathogènes.
               
    On peut donc modifier la génétique d’un embryon humain, mais c’est jouer à l’apprenti sorcier, car on n’en connait pas les répercussions à long terme sur la descendance.
               
    De telles pratiques doivent donc être limitées à des recherches en laboratoire, les embryons étant détruits lorsque la recherche est terminée.

               
    C’est effectivement ce qu’impose la bioéthique dans tous les pays. Certains chercheurs peuvent utiliser des embryons surnuméraires, qui existent notamment du fait des fécondations in vitro, pour faire notamment des études sur des cellules souches et leur développement.

               On peut d’abord améliorer les techniques de fécondation in vitro, si on en connaît mieux le processus. On peut surtout espérer comprendre l’influence des divers gènes, le mécanisme de nombreuses maladies rares et pallier leurs effets. L’études des cellules souches et de leurs développements devrait permettre, à long terme, de créer des organes humains de remplacement et d’améliorer les soins que l’on peut apporter au corps humain.
               Mais il est interdit d’implanter ensuite ces embryons transgéniques en vue d’une naissance, car on ne connait pas quelles seraient toutes les conséquences pour l’enfant, certaines modifications épigénétiques non prévues pouvant intervenir en suite du fait de la modification initiale. Actuellement on peut utiliser ces embryons surnuméraires pendant 7 jours et pendant 14 jours dans les pays anglo-saxons, avant de les détruire
               C’est aussi vrai pour des modifications génétiques qui seraient pratiquées aur des spermatozoïdes ou des ovules.

    Lulu et Nana, les premiers enfants chinois génétiquement modifiés.           Mais un biologiste chinois Jiankui He a franchi cette ligne rouge, en annonçant en novembre 2018, la naissance de deux jumelles génétiquement modifiées, soulèvant une réprobation mondiale, et une enquête des autorités chinoises qui l’ont placé en résidence surveillée. Il a suspendu ses travaux.
               Ce chercheur a été formé à Stanford aux États-Unis et dirige un laboratoire spécialisé dans le génome à Shenzhen, mais son contrat a été révoqué.
               Le but du chercheur chinois était de rendre les jumelles résistantes au VIH, le virus du sida, par inactivation d’un gène appelé CCR5, en le remplaçant par un variant naturel appelé CCR5 Δ32, ce qui empêche le virus de l’immuno-déficience humaine (VIH) d’entrer dans les lymphocytes CD4 et donc de les infecter.
               Des essais avaient été faits au préalable sur des souris.
               Le père des jumelles était séropositif, mais leur mère séronégative, volontaires pour l’essai (mais sous-estimant certainement les conséquences possibles).
               Ce biologiste avait fondé plusieurs sociétés de biotechnologie et séquençage du génome, ce qui lui aurait permis de financer ses propres recherches, menées à titre privé et avec du personnel partiellement étranger. Il avait recruté 8 couples pour ces expérimentations..
               Des essais menés chez la souris ont montré que cette désactivation du CCR5 permet aussi une récupération précoce du contrôle moteur après un accident vasculaire cérébral (AVC) ou un traumatisme crânien. Des modification naturelles de ce gêne chez des américains sembleraient montrer une amélioration des capacités mémorielles. Mais on ne sait pas si des modifications nocives pourraient être transmises à long terme.

               Pour le moment les jumelles surnommées Lulu et Nana par la presse, semblent bien se porter, mais on n’en parle guère plus. (voir photos ci-dessous). J’espère qu’on continue à les suivre médicalement.

    Lulu et Nana, les premiers enfants chinois génétiquement modifiés.

    Lulu et Nana, les premiers enfants chinois génétiquement modifiés.

     

     

    Partager via Gmail

    1 commentaire


    Suivre le flux RSS des articles de cette rubrique
    Suivre le flux RSS des commentaires de cette rubrique