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Prix ​​Nobel de chimie décerné à deux femmes scientifiques pour leurs travaux sur l’édition du génome

Le prix Nobel de chimie a été décerné conjointement mercredi à Emmanuelle Charpentier et Jennifer A. Doudna pour leurs travaux de 2012 sur CRISPR-Cas9, une méthode d’édition de l’ADN. Cette annonce marque la première fois que le prix est décerné à deux femmes.

«Le prix de cette année consiste à réécrire le code de la vie», a déclaré Goran K. Hansson, secrétaire général de l’Académie royale des sciences de Suède, en annonçant les noms des lauréats.

Charpentier et Doudna, seules les sixième et septième femmes de l’histoire à remporter un prix de chimie, ont fait une grande partie du travail de pionnier pour transformer les molécules fabriquées par des microbes en un outil de personnalisation des gènes – que ce soit dans les microbes, les plantes, les animaux ou même les humains.

Prix ​​Nobel de chimie décerné à deux femmes scientifiques pour leurs travaux sur l'édition du génome

Le prix Nobel de chimie a été décerné à Emmanuelle Charpentier et Jennifer A. Doudna. Crédit d’image: Twitter

« Je suis sur la lune; Je suis sous le choc », a déclaré Doudna, professeur à l’Université de Californie à Berkeley, lors d’une conférence de presse mercredi.

Cela fait seulement huit ans que Doudna et Charpentier – maintenant directeur de l’unité Max Planck pour la science des pathogènes à Berlin – ont co-écrit leur premier article démontrant la puissance de CRISPR-Cas9. Depuis, la technologie a explosé. Les médecins la testent pour guérir des troubles génétiques tels que la drépanocytose et la cécité héréditaire. Les phytotechniciens l’utilisent pour créer de nouvelles cultures. Certains chercheurs tentent même d’utiliser CRISPR pour ramener des espèces de l’extinction.

Parallèlement à ces expériences de haut niveau, d’autres scientifiques utilisent CRISPR pour poser des questions fondamentales sur la vie, telles que les gènes essentiels à la survie d’une cellule. CRISPR «résout les problèmes dans tous les domaines de la biologie», a déclaré Angela Zhou, informaticienne à CAS, une division de l’American Chemical Society.

«Cette technologie a complètement transformé la façon dont nous faisons de la recherche en science fondamentale», a déclaré le Dr Francis Collins, directeur des National Institutes of Health. «Je suis ravi de voir CRISPR-Cas obtenir la reconnaissance que nous attendions tous et de voir deux femmes récompensées comme lauréates du prix Nobel.»

CRISPR est également devenu l’un des développements les plus controversés de la science en raison de son potentiel à modifier l’hérédité humaine. En 2018, He Jiankui, un scientifique chinois, a annoncé qu’il avait utilisé la technologie pour modifier les gènes d’embryons humains, ce qui a donné les premiers nourrissons génétiquement modifiés au monde. Ses expériences ont été décriées par de nombreux membres de la communauté scientifique comme étant irresponsables et dangereuses.

«Il y a un pouvoir énorme dans cet outil génétique, qui nous concerne tous», a déclaré Claes Gustafsson, président du comité Nobel de chimie.

Charpentier et Doudna sont tous deux tombés par hasard sur CRISPR. Charpentier, microbiologiste, a passé plusieurs années à étudier Streptococcus pyogenes, une espèce de bactérie qui cause la scarlatine et d’autres maladies. En inspectant l’ADN du microbe en 2006, elle et ses collègues ont découvert une série déroutante de segments répétitifs.

Quelques scientifiques avaient étudié ces segments depuis les années 1980, mais personne n’était sûr de leur fonction. Francisco Mojica, microbiologiste à l’Université d’Alicante en Espagne, a donné un nom à ces segments d’ADN en 2000: regroupés régulièrement de courtes répétitions palindromiques espacées, ou CRISPR en abrégé.

Mojica et d’autres chercheurs ont passé les années 1990 et le début des années 2000 à essayer de déterminer pourquoi les microbes possédaient ce mystérieux ADN répétitif. Il est devenu clair qu’entre ces répétitions se trouvaient des morceaux de matériel génétique dérivé de virus qui avaient tenté d’infecter les bactéries. D’une manière ou d’une autre, les bactéries saisissaient des fragments de gènes viraux et les stockaient. C’était s’ils créaient une archive des infections passées, qu’ils pourraient utiliser plus tard pour se défendre contre de futures attaques.

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Charpentier et ses collègues ont découvert certaines des étapes clés par lesquelles les bactéries utilisaient ces informations pour attaquer les virus. Les bactéries fabriquaient des molécules d’ARN – l’acide ribonucléique, un cousin de l’ADN – qui reconnaissait les gènes des virus attaquants.

Après avoir écrit un article sur leur découverte en 2011, Charpentier a reconnu qu’elle avait besoin de collaborer avec un expert des molécules d’ARN pour faire plus de progrès. Cet expert était Doudna.

Doudna (la première syllabe rime avec fort) n’avait jamais entendu parler de CRISPR jusqu’à ce qu’un autre scientifique de Berkeley, la microbiologiste Jill Banfield, l’ait porté à son attention en 2006. Jusque-là, elle avait étudié comment les bactéries fabriquent des molécules d’ARN à d’autres fins, comme la détection du environnement et faire taire certains gènes.

Charpentier, 51 ans, et Doudna, 56 ans, se sont rencontrés dans un café de Porto Rico en 2011 alors qu’ils assistaient à une conférence scientifique et ont immédiatement commencé à collaborer pour comprendre le fonctionnement de CRISPR. Bientôt, ils se sont rendu compte qu’ils pourraient être en mesure d’exploiter les molécules d’ARN pour rechercher et modifier n’importe quel morceau d’ADN.

Les bactéries se défendent en utilisant ces molécules pour reconnaître les gènes d’un virus attaquant. L’armement comprend une enzyme appelée Cas9 qui tranche le matériel génétique viral.

Charpentier et Doudna ont réalisé qu’ils pouvaient synthétiser un morceau d’ARN qui ciblait et hachait non seulement un endroit sur un gène viral – mais sur n’importe quel gène. En 2012, les scientifiques ont prouvé que ce concept pouvait fonctionner.

CRISPR n’a pas été le premier outil inventé par les scientifiques pour modifier l’ADN. Mais les méthodes précédentes étaient relativement grossières, impliquant des machines et des matériaux coûteux et encombrants. CRISPR pourrait devenir une chirurgie génétique beaucoup plus précise.

Si les chercheurs utilisaient des molécules CRISPR pour effectuer des coupes sur deux sites voisins sur un morceau d’ADN, par exemple, l’étirement d’ADN guérissait, se cousant sans le segment coupé. Il est devenu possible d’insérer un nouveau morceau d’ADN à la place de celui retiré. Des recherches ultérieures ont révélé comment utiliser CRISPR pour modifier des lettres génétiques uniques.

Ce qui avait commencé comme un ancien système de défense antivirale est rapidement devenu l’un des outils d’édition du génome les plus puissants et les plus précis dont dispose la science. En moins d’une décennie, CRISPR est devenu monnaie courante dans les laboratoires du monde entier.

«D’autres technologies prennent parfois quelques décennies avant d’être mises en pratique régulièrement», a déclaré Collins. L’ascension rapide de CRISPR à une quasi-ubiquité, a-t-il ajouté, «est remarquable».

Jinelle Wint, doyenne adjointe pour les affaires académiques au Stowers Institute for Medical Research à Kansas City, Missouri, a décrit le prix de cette année comme une «victoire historique», à la fois en raison de sa reconnaissance d’un progrès révolutionnaire dans la science biomédicale, ainsi que de sa promotion de femmes scientifiques.

Les femmes scientifiques en herbe, a déclaré Wint, devraient être habilitées à penser « qu’elles aussi peuvent être dans les prochains lauréats du prix Nobel de l’avenir. »

Suite à ses découvertes de 2011 et 2012, Charpentier s’est fait dire à plusieurs reprises par des collègues que CRISPR pourrait mériter le prix Nobel. Mais elle avait du mal à l’intérioriser.

«C’est quelque chose que vous entendez, mais vous ne vous connectez pas complètement», a-t-elle déclaré lors d’une conférence de presse mercredi. Lorsqu’elle a reçu l’appel, «j’étais très émue», a-t-elle dit.

Pourtant, les experts ont noté que les femmes représentent un pourcentage dérisoire des lauréats scientifiques. Les scientifiques de la couleur, en particulier ceux qui s’identifient comme noirs, latinos, autochtones ou autochtones, ont été presque entièrement exclus du processus.

Dès le début, Charpentier et Doudna ont reconnu les dangers potentiels de la technologie qu’ils ont contribué à faire entrer dans le monde. Doudna a quitté son laboratoire et s’est lancée dans le circuit des conférences. En 2017, elle a co-écrit un livre, «A Crack in Creation» pour décrire à la fois la promesse et le péril de CRISPR. Néanmoins, elle a été prise par surprise un an plus tard quand il a annoncé son expérience imprudente en Chine.

«En tant que communauté, nous devons nous assurer que nous reconnaissons que nous prenons en charge une technologie très puissante», a déclaré Doudna dans une interview mercredi. «J’espère que cette annonce galvanise cette intention.»

Le mois dernier, un comité international a conclu que CRISPR n’était pas assez mature pour être utilisé pour la modification d’embryons humains. Mais le comité n’a pas exclu la possibilité que CRISPR puisse un jour être utilisé à de rares occasions pour réparer des mutations potentiellement mortelles.

«Nous ne connaissons pas tous les effets du bricolage du génome humain», a déclaré Nita Farahany, experte en bioéthique à l’Université Duke à Durham, en Caroline du Nord. «Une avancée majeure peut entraîner des perturbations majeures, et nous devons décider comment l’adopter de manière à ce que la science responsable progresse.»

Crispr fait également l’objet d’une longue lutte contre les brevets. En 2011, Feng Zhang, biologiste au Broad Institute de Cambridge, Massachusetts, a appris l’existence de CRISPR et a reconnu qu’il pouvait servir d’outil d’édition de gènes.

Alors que Charpentier et Doudna ont publié des recherches montrant comment modifier l’ADN des bactéries, Zhang et ses collègues ont poursuivi leurs expériences sur des cellules humaines, publiant leurs recherches en 2012. L’équipe de Doudna a fait de même, et le Broad et Berkeley ont déposé des brevets sur CRISPR .

Finalement, ils se sont retrouvés devant le tribunal. Bien que le Broad ait remporté de nombreuses batailles juridiques, la question reste en suspens.

«Il sera intéressant de voir si l’attribution du prix change l’intérêt des parties à continuer de se battre», a déclaré Hank Greely, professeur de droit et de génétique à l’Université de Stanford. Rien dans le Nobel ne change les preuves disponibles, a-t-il déclaré. Mais cela peut «affecter les motivations à dépenser des millions de dollars par mois».

Lors d’une conférence de presse mercredi, Doudna a regardé au-delà de ce conflit, au lieu de se concentrer sur «l’esprit de collaboration» qui avait conduit une grande partie de son travail avec CRISPR et de reconnaître les nombreux autres scientifiques qui avaient contribué à faire avancer le domaine.

«Dans n’importe quel prix, vous savez, dans n’importe quel travail scientifique, il y a beaucoup de gens qui contribuent en cours de route», dit-elle. «Et c’est certainement vrai dans le cas de CRISPR.»

Après avoir reçu la nouvelle du prix mercredi matin, Doudna se souvient avoir dit à son fils: «Aucun de nous ne se lance dans la science, ou du moins je ne l’ai pas fait, pour gagner des prix. Nous sommes entrés parce que nous voulions comprendre quelque chose de vrai sur la nature.

Qui d’autre a remporté un prix Nobel cette année?

– Harvey J. Alter, Michael Houghton et Charles M. Rice ont reçu lundi le prix Nobel de physiologie ou de médecine pour la découverte du virus de l’hépatite C, une percée qui, selon le comité Nobel, a «rendu possible des analyses de sang et de nouveaux médicaments qui ont sauvé des millions de vies. »

– Roger Penrose, Reinhard Genzel et Andrea Ghez ont reçu mardi le prix de physique pour leurs découvertes qui ont amélioré la compréhension de l’univers, notamment des travaux sur les trous noirs.

Quand les autres prix Nobel seront-ils annoncés?

– Les prix Nobel de littérature seront annoncés jeudi en Suède.

– Le prix Nobel de la paix sera annoncé vendredi en Norvège.

– Le prix Nobel de science économique sera annoncé la semaine prochaine en Suède

Katherine J.Wu, Carl Zimmer et Elian Peltier vers 2020 The New York Times Company

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