How CRISPR lets you edit DNA - Andrea M. Henle

Traducteur: Fanchon MORIN Relecteur: eric vautier

From the smallest single-celled organism

Du plus petit organisme unicellulaire

to the largest creatures on earth,

aux plus grandes créatures sur Terre,

every living thing is defined by its genes.

chaque être vivant est défini par ses gènes.

The DNA contained in our genes acts like an instruction manual for our cells.

L'ADN contenu dans nos gènes fonctionne comme un guide pour nos cellules.

Four building blocks called bases are strung together in precise sequences,

Quatre blocs de construction appelés bases sont enchaînés selon une séquence précise,

which tell the cell how to behave

qui dicte à la cellule comment agir

and form the basis for our every trait.

et former la base de chacun de nos traits.

But with recent advancements in gene editing tools,

Mais avec les récents progrès en édition génomique,

scientists can change an organism’s fundamental features in record time.

les scientifiques peuvent modifier les traits d'un organisme en peu de temps.

They can engineer drought-resistant crops

Ils peuvent inventer des cultures résistantes à la sécheresse

and create apples that don’t brown.

et créer des pommes qui ne brunissent pas.

They might even prevent the spread of infectious outbreaks

Ils pourraient prévenir la propagation d'épidémies infectieuses

and develop cures for genetic diseases.

et mettre au point des remèdes contre des maladies génétiques.

CRISPR is the fastest, easiest, and cheapest of the gene editing tools

CRISPR est l'outil d'édition de gènes le moins cher et le plus performant

responsible for this new wave of science.

responsable de cette nouvelle science.

But where did this medical marvel come from?

Mais d'où vient cette merveille médicale ?

How does it work?

Comment ça marche ?

And what can it do?

Et qu'est-elle capable de faire ?

Surprisingly, CRISPR is actually a natural process

Étonnamment, CRISPR est en fait un processus naturel

that’s long functioned as a bacterial immune system.

qui a longtemps fonctionné comme un système immunitaire bactérien.

Originally found defending single-celled bacteria and archaea

Découvert à l'origine défendant les bactéries unicellulaires et archées

against invading viruses,

contre les virus envahissants,

naturally occurring CRISPR uses two main components.

le CRISPR naturel utilise deux composants principaux.

The first are short snippets of repetitive DNA sequences

Les premiers sont de courts fragments de séquences d'ADN répétitives nommées

called “clustered regularly interspaced short palindromic repeats,”

« courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées »

or simply, CRISPRs.

ou simplement CRISPR.

The second are Cas,

Les secondes sont les protéines Cas

or “CRISPR-associated” proteins

ou protéines « CRISPR-associated »

which chop up DNA like molecular scissors.

qui coupent l'ADN tels des ciseaux moléculaires.

When a virus invades a bacterium,

Quand un virus attaque une bactérie,

Cas proteins cut out a segment of the viral DNA

les protéines Cas découpent un segment de l'ADN viral

to stitch into the bacterium’s CRISPR region,

pour se lier à la région CRISPR de la bactérie,

capturing a chemical snapshot of the infection.

capturant un instantané chimique de l'infection.

Those viral codes are then copied into short pieces of RNA.

Ces codes viraux sont ensuite copiés en petits morceaux d'ARN.

This molecule plays many roles in our cells,

Cette molécule exerce de nombreux rôles dans nos cellules,

but in the case of CRISPR,

mais dans le cas de CRISPR,

RNA binds to a special protein called Cas9.

l'ARN se lie à une protéine spéciale appelée Cas9.

The resulting complexes act like scouts,

Les complexes qui en résultent agissent comme des éclaireurs,

latching onto free-floating genetic material

s'accrochant au matériel génétique flottant

and searching for a match to the virus.

et cherchant une correspondance avec le virus.

If the virus invades again, the scout complex recognizes it immediately,

Si le virus réapparaît, le complexe le reconnaît immédiatement

and Cas9 swiftly destroys the viral DNA.

et Cas9 détruit rapidement l'ADN viral.

Lots of bacteria have this type of defense mechanism.

Beaucoup de bactéries possèdent ce type de mécanisme de défense.

But in 2012, scientists figured out how to hijack CRISPR

Mais en 2012, les scientifiques ont trouvé comment modifier le CRISPR

to target not just viral DNA,

pour cibler non seulement l'ADN viral,

but any DNA in almost any organism.

mais également l'ADN présent dans presque tous les organismes.

With the right tools,

Avec les bons outils

this viral immune system becomes a precise gene-editing tool,

ce système immunitaire viral se transforme en un outil d'édition de gènes précis,

which can alter DNA and change specific genes

qui peut modifier l'ADN et des gènes spécifiques

almost as easily as fixing a typo.

presque aussi facilement que corriger une faute de frappe.

Here’s how it works in the lab:

Au labo, cela fonctionne comme suit :

scientists design a “guide” RNA to match the gene they want to edit,

les scientifiques créent un ARN « guide » qui correspond au gène à éditer

and attach it to Cas9.

et le fixent sur Cas9.

Like the viral RNA in the CRISPR immune system,

Comme l'ARN viral du système immunitaire CRISPR,

the guide RNA directs Cas9 to the target gene,

l'ARN guide dirige Cas9 vers le gène cible

and the protein’s molecular scissors snip the DNA.

et les ciseaux moléculaires de la protéine coupent l'ADN.

This is the key to CRISPR’s power:

C'est la clé du pouvoir du CRISPR :

just by injecting Cas9 bound to a short piece of custom guide RNA

en injectant simplement Cas9, lié à un court morceau d'ARN guide,

scientists can edit practically any gene in the genome.

les scientifiques peuvent modifier quasiment n'importe quel gène du génome.

Once the DNA is cut,

Une fois l'ADN coupé,

the cell will try to repair it.

la cellule va tenter de le réparer.

Typically, proteins called nucleases

Typiquement, des protéines appelées nucléases

trim the broken ends and join them back together.

coupent les extrémités cassées et les relient ensemble.

But this type of repair process,

Mais ce type de réparation,

called nonhomologous end joining,

appelée jonction d'extrémité non homologue

is prone to mistakes

est sujet à des erreurs

and can lead to extra or missing bases.

et peut conduire à des bases supplémentaires ou manquantes.

The resulting gene is often unusable and turned off.

Le gène qui en résulte est souvent inutilisable et désactivé.

However, if scientists add a separate sequence of template DNA

Cependant, si les scientifiques ajoutent une séquence distincte d'ADN

to their CRISPR cocktail,

à leur assemblage CRISPR,

cellular proteins can perform a different DNA repair process,

les protéines cellulaires peuvent réaliser un autre processus de réparation de l'ADN

called homology directed repair.

appelé réparation par recombinaison homologue.

This template DNA is used as a blueprint to guide the rebuilding process,

Ce modèle d'ADN sert de modèle pour guider le processus de reconstruction

repairing a defective gene

la réparation d'un gène défectueux

or even inserting a completely new one.

ou même l'insertion d'un tout nouveau gène.

The ability to fix DNA errors

La capacité à corriger les erreurs d'ADN

means that CRISPR could potentially create new treatments for diseases

signifie que CRISPR pourrait créer de nouveaux traitements pour des maladies

linked to specific genetic errors, like cystic fibrosis or sickle cell anemia.

liées à des erreurs génétiques comme la mucoviscidose ou la drépanocytose.

And since it’s not limited to humans,

Puisque ce n'est pas limité aux humains,

the applications are almost endless.

les applications sont presque infinies.

CRISPR could create plants that yield larger fruit,

Le CRISPR pourrait créer des plantes qui produisent des fruits plus gros,

mosquitoes that can’t transmit malaria,

des moustiques qui ne transmettent pas le paludisme

or even reprogram drug-resistant cancer cells.

ou même reprogrammer des cellules cancéreuses résistantes aux médicaments.

It’s also a powerful tool for studying the genome,

C'est également un puissant outil pour étudier le génome,

allowing scientists to watch what happens when genes are turned off

qui permet aux scientifiques d'observer les gènes rendus inactifs

or changed within an organism.

ou modifiés au sein d'un organisme.

CRISPR isn’t perfect yet.

CRISPR est loin d'être parfait.

It doesn’t always make just the intended changes,

Il n'apporte pas toujours les modifications souhaitées,

and since it’s difficult to predict the long-term implications of a CRISPR edit,

et comme il est ardu de prédire les effets à long terme d'une édition CRISPR,

this technology raises big ethical questions.

cette technologie soulève de grandes questions éthiques.

It’s up to us to decide the best course forward

C'est à nous de décider de la meilleure voie à suivre

as CRISPR leaves single-celled organisms behind

au moment où CRISPR laisse derrière lui des organismes unicellulaires

and heads into labs, farms, hospitals,

et se propage dans les laboratoires, les fermes, les hôpitaux

and organisms around the world.

et les organismes du monde entier.