L’édition du génome, un atout pour l’élevage ?

Le 21 février 2001, les scientifiques annonçaient avoir séquencé 95 % du génome de l’être humain. Suivi quelques années plus tard de ceux de la poule, du chien, du bovin, du cheval, du porc, de la chèvre et du mouton. Des avancées majeures pour la recherche. Mais pas seulement. Dans le secteur des productions animales, ces connaissances ont permis de révolutionner la sélection des animaux d’élevage, avec le développement de la sélection génomique. Le principe : mettre en correspondance le génotype d’un individu, caractérisé par ses marqueurs SNP (pour single nucleotide polymorphism)¹, avec son phénotype. Ainsi, au génotype d’un animal correspond une valeur génétique “prédite” à partir de ces marqueurs. Mais depuis quelques années, de nouvelles techniques promettent un nouveau bond dans l’amélioration génétique des animaux d’élevage : les systèmes de modifications ciblées du génome. Ils reposent sur l’usage de nucléases, des “ciseaux moléculaires ”, permettant de découper de l’ADN. Ces techniques de « correction du génome avec des nucléases modifiées » (Geen pour genome editing with engineered nucleases) sont communément appelées “édition du génome”². Il en existe plusieurs : les méganucléases (peu utilisées), les nucléases à doigt de zinc (ZFN pour zinc finger nucleases, décrites dès 1996), les Talen (Transcription activator like-effectors, découvertes en 2010). En 2012, un petit nouveau, mis au point par les chercheuses Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier, révolutionne les techniques d’édition génomique : c’est le Crispr-Cas9 (encadré ci-dessous). « Une innovation majeure dans le domaine des biotechnologies du génome », souligne Alain Ducos, professeur de génétique à l’École nationale vétérinaire de Toulouse. La raison : ses nombreuses qualités par rapport aux autres systèmes de nucléases programmables, à savoir efficacité, rapidité, précision et coût réduit.

La recherche en ébullition

Au-delà de leur apport pour la recherche fondamentale, notamment pour explorer les relations entre génotype et phénotype, les systèmes avec nucléases programmables, autres que Crispr-Cas9, étaient déjà envisagés pour l’amélioration des animaux de rente³. Par exemple, en 2013, une équipe de l’université du Minnesota (États-Unis) avait introduit l’allèle Pc “sans corne” dans des fibroblastes en culture d’un bovin à corne, permettant, après clonage par transfert de noyaux des cellules, d’obtenir des veaux sans corne. En 2014, une équipe coréenne avait provoqué une cassure dans le gène codant l’ovabulmine chez le poulet, à l’origine de poulets porteurs de la mutation, l’idée, à terme, étant d’arriver à une production d’œufs exempts de cette protéine allergisante pour certains individus. Le système Crispr-Cas9 a continué sur cette lancée. En 2016, des chercheurs de l’université du Missouri ont inactivé le gène CD613 qui code pour un récepteur de surface des macrophages utilisé par le virus du syndrome dysgénésique et respiratoire porcin pour pénétrer dans la cellule. Et ils ont obtenu des porcelets résistants au virus ! Tous ces exemples laissent entrevoir des bénéfices multiples pour l’élevage, à savoir l’amélioration de la santé et du bien-être des animaux, une meilleure adaptation aux pratiques d’élevage, et la production de produits adaptés au consommateur. D’autant plus qu’avec Crispr-Cas9 la recherche est facilitée, le système ayant permis de gagner en efficacité, en rapidité, en précision, le tout à un coût modéré. La précision est telle qu’il est capable de reconnaître une cible au milieu de 3 milliards de paires de base ! Chez les bovins, il est possible de gagner entre 7 à 10 ans par rapport aux processus actuels de sélection pour obtenir des animaux présentant des mutations présentes au départ dans d’autres races. Le coût d’une intervention est d’environ 10 €, quand il était de l’ordre de 50 000 € par méganucléases, 5 000 € par les ZFN et 1 000 € par les Talen. Pourtant, la complexité du vivant pourrait bien restreindre l’usage de ces nouveaux outils.

Des applications limitées

« La plupart des caractères d’intérêt chez les animaux de production sont gouvernés par un grand nombre de gènes qui, pris individuellement, n’expliquent qu’une faible part de la variabilité des caractères, précise Alain Ducos. En ce sens, je pense que Crispr-Cas9 ne sera pas révolutionnaire dans le domaine de la sélection animale. » Chez les bovins, par exemple, seulement 150 mutations causales ont été identifiées… dont 90 % d’anomalies. Et on compte près de 300 mutations par caractère d’intérêt. De plus, les conséquences sur un individu ne sont pas si prévisibles. Florence Phocas, directrice de recherche à l’Institut national de recherche agronomique (Inra), explique : « En biologie, on sait bien que les gènes interagissent entre eux et ont souvent des effets pléiotropiques, c’est-à-dire qu’ils ne contribuent pas à l’ex pression d’un seul mais de plusieurs caractères. Il est donc impératif de quantifier les effets de toute modification ciblée du génome sur l’ensemble des fonctions biologiques de l’organisme. » Lors de la séance du 10 octobre à l’Académie d’agriculture de France consacrée au système Crispr-Cas9, Laurent Schibler, responsable recherche et développement chez Allice, est revenu sur l’exemple de CD163. « CD163 protège les tissus contre les dommages oxydatifs, et joue aussi un rôle dans l’in flammation locale en réponse à des bactéries, a-t-il souligné. Quels seront alors les impacts de l’introduction d’une mutation sur les moyen et long termes et dans un environnement changeant ? » De plus, « de nombreuses études ont montré que la nucléase Cas9 est susceptible d’induire des cassures à plusieurs endroits du génome ⁴ », précise Alain Ducos. Pour autant, d’importants travaux de recherche sont en cours pour améliorer la précision de la technique et, actuellement, de nombreux chercheurs estiment que ce n’est qu’une question de temps pour les maîtriser. Autre limite : même si la technique apparaît intéressante pour les espèces à cycle de vie long comme les bovins, les taux de pertes d’embryons restent encore trop élevés. Un gros inconvénient quand on sait que ces espèces sont justement peu prolifiques. Et ce qui pose aussi un dilemme éthique. Florence Phocas résume ainsi : « Rien ne prouve à ce jour que ce nouvel outil ne nous amènera pas vers des impasses biologiques dans les applications développées et à un gaspillage social et économique des efforts d’amélioration génétique. »