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Le code génétique manipulé : des OGM aux OGR

Posté par le dans Biologie
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En créant un nouveau code génétique, pourrait-on empêcher les microorganismes synthétiques de coloniser l’environnement s’ils venaient à s’échapper ?
L’un des risques posés par les microorganismes génétiquement modifiés ou les microorganismes au génome synthétique est qu’ils s’échappent de leur milieu confiné (un bioréacteur par exemple) et se répandent dans des populations sauvages de microorganismes, en transférant leurs gènes et en prenant le dessus sur les microorganismes naturels. 
Le risque serait encore plus élevé en cas d’utilisation de tels organismes pour dépolluer des milieux naturels ou comme probiotiques dans le système digestif humain. En théorie, les méthodes de bio-confinement pourraient même contribuer à ce risque en exerçant sur les microorganismes des pressions de sélection d’où apparaîtraient des mutations favorables à leur échappement.
 
bacteriesLes spécialistes ont pensé qu’une des façons d’empêcher cela serait de créer un langage propre à ces organismes, avec lequel leurs  cousins sauvages ne pourraient interagir. Une première façon de faire cela est de créer de l’ADN ou de l’ARN étranger, de l’AXN, doté d’éléments de base n’existant pas dans la nature, donc d’un alphabet plus grand que les quatre bases utilisées par l’ADN ou l’ARN. L’expérience a été tentée et réussie en 2014 chez le colibacille par une équipe du Scripps Research Institute (TSRI), en Californie.
La seconde façon de créer un mur de communication entre OGM et organismes naturels est de fabriquer des « OGR », des organismes génétiquement (ou génomiquement) « recodés ». Ces microorganismes produisent des protéines dont certains éléments de base sont synthétiques et qui ne peuvent survivre si ces briques de base ne sont pas présentes dans leur milieu. Deux équipes américaines, celle de Farren Issacs à l’université Yale et celle de George Church à l’université Harvard, ont réussi récemment à créer de tels microorganismes et à montrer qu’effectivement ils ne peuvent survivre sans une alimentation ad hoc.

Un code génétique manipulé

Pour cela, ils ont remplacé dans l’ADN de bactéries un triplet de bases de l’ADN qui est normalement lu par la machinerie cellulaire comme un signal d’incorporer un acide aminé donné, ou comme signal de fin de synthèse, par un autre triplet correspondant à un acide aminé n’existant pas dans la nature. La machinerie bactérienne a été capable de synthétiser des protéines renfermant cet acide aminé synthétique mais seulement à condition que celui-ci soit fourni dans le milieu de culture. En son absence, les bactéries meurent rapidement.
Cette barrière pourrait être accentuée en rendant les bactéries dépendantes non plus d’un mais de plusieurs acides aminés synthétiques (sept, dans le projet de l’équipe de Church). Un autre avantage est que ces OGR sont plus résistants que leurs parents OGM aux attaques des virus bactériophages, un problème fondamental pour la production industrielle en bioréacteurs.
Church et Issacs y croient dur comme fer en tout cas. Ils ont créé la start-up enEvolv, « the Genome engineering company » pour développer leurs inventions. Toutefois, comme souvent, ces avancées soulèvent plusieurs questions : quel serait le rendement et le rapport coût efficacité de ces organismes dans leur production de substances utiles, par rapport aux organismes non « recodés » ? Le transfert horizontal de gènes des OGR vers des populations naturelles de bactéries n’aboutirait-il forcément qu’à des protéines non fonctionnelles  ? Ce transfert semble infécond avec ces bactéries, mais pour combien de temps ? Dans quelle mesure une adaptation de ces microorganismes pourrait-elle se produire par suite de mutations génétiques spontanées les rendant capables de survivre en l’absence des acides aminés clés ? Faudrait-il alors associer les deux méthodes de confinement, avec un AXN et des acides aminés artificiels ? Mais de telles bactéries artificielles seraient-elles viables ?
 
Jean-Jacques Perrier
 
Références
D.A. Malyshev et al. A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet, Nature, doi:10.1038/nature13314, 2014.
A.J. Rovner et al. Recoded organisms engineered to depend on synthetic amino acids, Nature, doi:10.1038/nature14095, 2014.
D. Mandell et al. Biocontainment of genetically modified organisms by synthetic protein design, Nature, doi:10.1038/nature14121, 2014.

 
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Invité dimanche 18 novembre 2018

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