CRISPR-Cas9 comme outil d'édition génétique programmable

La transformation du système immunitaire bactérien CRISPR-Cas9 en un outil universel d'édition du génome a été un événement marquant de la biologie moléculaire. L'élément clé a été la reconnaissance de son potentiel de reprogrammation. Dans sa forme naturelle, le système de type II utilise trois composants : la protéine Cas9, un ARNc qui contient la séquence de ciblage et un ARNtra qui est crucial pour la maturation de l'ARNc et l'activation de Cas9. Les laboratoires Doudna et Charpentier ont démontré que ce système pouvait être simplifié. Ils ont conçu un ARN chimérique unique, qu'ils ont appelé ARN à guide unique (sgRNA), en reliant l'extrémité 3′ de l'ARNc à l'extrémité 5′ du tracrRNA par une boucle synthétique en épingle à cheveux. Cet ARNg conserve toutes les fonctions nécessaires du système à deux ARN.

Cette simplification était révolutionnaire car elle signifiait que pour recibler la nucléase Cas9 sur un nouveau site d'ADN, il suffisait de synthétiser un nouvel ARNg avec une séquence guide différente de 20 nucléotides. Cette technologie est donc remarquablement facile à utiliser, bon marché et évolutive par rapport aux méthodes d'édition précédentes, telles que les nucléases à doigt de zinc (ZFN) et les TALEN, qui nécessitent une ingénierie protéique complexe et coûteuse pour chaque nouvelle cible. Lorsque le complexe Cas9-sgRNA est introduit dans une cellule, il localise sa séquence d'ADN cible et crée une cassure double brin (DSB). La machinerie naturelle de réparation de l'ADN de la cellule prend alors le relais. La voie NHEJ (Non-Homologous End Joining), sujette aux erreurs, introduit souvent de petites insertions ou délétions (indels), ce qui a pour effet d'éliminer le gène. Par ailleurs, si une matrice d'ADN donneur est fournie, la voie de réparation dirigée par homologie (HDR), plus précise, peut être utilisée pour insérer de nouvelles séquences ou corriger des mutations.