Les scientifiques ont découvert que les cellules des premiers embryons humains sont souvent incapables de réparer les dommages causés à leur ADN. Les chercheurs disent que cela a des implications importantes pour l’utilisation proposée des techniques d’édition de gènes pour éliminer les maladies héréditaires graves des embryons, ainsi que pour la FIV en général.
Présentation de la recherche au 39il Lors de la réunion annuelle de la Société européenne de reproduction humaine et d’embryologie (ESHRE), le Dr Nada Kubikova de l’Université d’Oxford, au Royaume-Uni, a déclaré : « L’édition de gènes a le potentiel de corriger les gènes défectueux, un processus qui implique généralement de casser d’abord, puis de réparer. Nos nouvelles découvertes avertissent que les technologies d’édition de gènes couramment utilisées peuvent avoir des conséquences involontaires et potentiellement dangereuses si elles sont appliquées à des embryons humains.
Il a décrit comment il a testé l’outil d’édition de gènes, CRISPR-Cas9, pour couper et remplacer des sections d’ADN dans les cellules embryonnaires précoces.
Nos résultats montrent que l’utilisation de CRISPR-Cas9 dans les embryons humains précoces comporte des risques importants. Nous avons découvert que l’ADN des cellules embryonnaires peut être attaqué avec une grande efficacité, mais malheureusement, cela conduit rarement au type de changements nécessaires pour corriger un gène défectueux. Le plus souvent, le brin d’ADN se brise de façon permanente, ce qui pourrait entraîner des anomalies génétiques supplémentaires dans l’embryon. »
Dr Nada Kubikova, Université d’Oxford
L’édition de gènes a commencé à être utilisée chez les enfants et les adultes atteints de maladies causées par des mutations génétiques telles que la fibrose kystique, le cancer et la drépanocytose. De nombreux autres troubles héréditaires pourraient être évités si l’édition de gènes pouvait être effectuée sur les embryons avant leur implantation dans l’utérus, car c’est le seul stade de développement où la technologie CRISPR-Cas9 peut être garantie d’atteindre toutes les cellules de l’embryon. Cependant, parce qu’il a le potentiel de créer des changements dans le génome humain qui seraient transmis de génération en génération, et en raison de l’incertitude quant à sa sécurité, son utilisation dans les embryons est actuellement interdite dans la plupart des pays du monde. [2].
« Il existe encore des lacunes importantes dans nos connaissances », a déclaré le Dr Kubikova. « Nous voulions tester si CRISPR-Cas9 pouvait être une méthode efficace pour corriger les erreurs génétiques dans les embryons humains et faire la lumière sur la sécurité d’utilisation de ces méthodes. »
Dans une étude approuvée sur le plan éthique, le Dr Kubikova et ses collègues ont fécondé des ovules donnés avec du sperme donné par injection intracytoplasmique de sperme (ICSI) pour créer 84 embryons. Dans 33 des embryons, ils ont utilisé CRISPR-Cas9 pour créer des cassures dans les deux brins qui composent la molécule d’ADN, appelées cassures double brin d’ADN.
« Nous utilisons CRISPR pour cibler les zones d’ADN qui ne contiennent aucun gène », a déclaré le Dr Kubikova. « C’est parce que nous voulions savoir ce qui est toujours vrai sur la façon dont CRISPR affecte les cellules embryonnaires et leur ADN, et ne pas être distraits par les changements causés par la perturbation d’un gène particulier. »
Les 51 embryons restants ont été conservés comme témoins.
« Toutes les cellules du corps ont des mécanismes très efficaces pour réparer les dommages qui affectent leur ADN. Dans la plupart des cas, les extrémités des brins d’ADN brisés se reconnectent rapidement. Ceci est très important, car la persistance des dommages dans l’ADN non réparé empêche les cellules de fonctionner correctement et peut être mortelle La façon la plus courante dont les cellules réparent l’ADN est de reconnecter les deux extrémités du brin d’ADN, bien que lorsque cela se produit, il est courant que certaines lettres soient supprimées ou dupliquées du code génétique au site où les brins sont rejoints. Cela peut perturber les gènes et empêcher la correction des mutations. C’est ce qu’on appelle l’épissage d’extrémité non homologue », a déclaré le Dr Kubikova.
« Une autre façon pour les cellules de réparer une rupture de l’ADN consiste à utiliser une copie intacte de la zone affectée comme modèle, en la copiant et en remplaçant la zone endommagée au fur et à mesure. Il est possible de fournir aux cellules des fragments d’ADN contenant légèrement de l’ADN. séquences modifiées, comme avoir une séquence normale au lieu d’une mutation. La cellule peut utiliser ces modèles lorsqu’elle répare la rupture produite par CRISPR, en supprimant le morceau d’ADN cassé et en copiant le reste de la séquence fournie en même temps. C’est connu sous le nom de réparation dirigée par homologie et est le processus nécessaire pour corriger une mutation ».
Les chercheurs ont détecté des altérations dans les sites d’ADN cibles dans 24 des 25 embryons, indiquant que CRISPR est très efficace dans les cellules embryonnaires humaines. Cependant, seuls neuf pour cent des sites sélectionnés ont été réparés en utilisant le processus cliniquement utile de réparation dirigée par homologie. Cinquante et un pour cent des brins d’ADN brisés se sont joints à des extrémités non homologues, produisant des mutations là où les brins se sont reconnectés. Les 40% restants des brins d’ADN cassés n’ont pas été réparés. Les cassures non réparées dans les brins d’ADN finissent par entraîner la perte ou la duplication de gros fragments de chromosomes, s’étendant du site de cassure à l’extrémité du chromosome. Les anomalies de ce type affectent la viabilité des embryons, et si les embryons affectés étaient transférés dans l’utérus et produisaient un bébé, ils seraient à risque de malformations congénitales graves.
« Notre étude montre que la réparation dirigée par homologie est rare chez les premiers embryons humains et que, dans les premiers jours de la vie, les cellules des embryons humains ont du mal à réparer les brins d’ADN cassés. CRISPR-Cas9 a été remarquablement efficace pour cibler le site de l’ADN. Cependant , la plupart des cellules ont réparé la cassure de l’ADN induite par CRISPR par un épissage terminal non homologue, un processus qui introduit des mutations supplémentaires plutôt que de corriger celles qui existent déjà. cela suggère que la plupart du temps, il est tenté, il ne réussira pas », a déclaré le Dr Kubikova.
« Alors que les résultats mettent en garde contre l’utilisation de l’édition du génome dans les embryons humains, il y a eu quelques résultats positifs, suggérant que les risques peuvent être réduits et la capacité à éliminer avec succès les mutations augmentée en modifiant la façon dont elle est effectuée. l’édition du génome, qui offre de l’espoir pour les améliorations futures de la technologie.
« En moyenne, seulement environ un quart des embryons créés par FIV parviennent à produire un bébé. La moitié d’entre eux arrêtent de se développer en laboratoire avant de pouvoir être transférés dans l’utérus. L’incapacité des embryons à réparer efficacement les dommages causés par l’ADN, révélée par cette étude, peut expliquer pourquoi certains embryons de FIV ne se développent pas. Cette compréhension peut conduire à de meilleurs traitements de FIV », a-t-il déclaré.
Désormais, les chercheurs chercheront de nouvelles façons de protéger les embryons précoces contre les dommages à l’ADN, ce qui pourrait conduire à d’éventuelles améliorations des traitements de fertilité. Ils prévoient également d’explorer des méthodes plus douces d’édition de gènes qui évitent de casser les brins d’ADN, que les embryons pourraient trouver plus faciles à manipuler.
« À l’avenir, ces méthodes pourraient offrir la possibilité d’inverser les mutations qui ont détruit des familles pendant des générations, en empêchant l’hérédité de troubles catastrophiques », a conclu le Dr Kubikova.
La présidente élue de l’ESHRE, la professeure Karen Sermon, responsable du groupe de recherche sur la reproduction et la génétique, Vrije Universiteit Brussel, Bruxelles, Belgique, n’a pas participé à la recherche. Elle a commenté : « Il s’agit d’une excellente étude du Dr Kubikova et de ses collègues. Elle souligne l’importance de la raison pour laquelle l’édition de gènes doit être étudiée et comprise de manière approfondie avant d’essayer d’éditer des embryons humains.
« Je pense qu’il est probable que l’édition de gènes deviendra un outil utile à un moment donné dans le futur pour empêcher la naissance de bébés avec des maladies génétiques graves dans un nombre restreint de cas où les tests génétiques préalables à l’investigation ne s’appliqueraient pas. » , cette recherche montre l’une des façons dont il peut mal tourner. Il faudra un certain temps avant que nous puissions être sûrs de vraiment comprendre comment l’utiliser avec succès sans surprises indésirables et inattendues. Cela nécessitera une réglementation stricte. En attendant , des recherches approfondies comme cela nous rapproche un peu plus et peut également aider à comprendre comment améliorer les traitements de fertilité. »
Société européenne de reproduction humaine et d’embryologie