A Virus-Resistant Organism -- and What It Could Mean for the Future | Jason W. Chin | TED

Traducteur: Claire Ghyselen Relecteur: eric vautier

So we built a virus-resistant organism.

Nous avons créé un organisme résistant aux virus.

Why?

Pourquoi ?

It's not about disease, or not directly.

Pas pour la maladie, enfin, pas directement.

It's about building the clean factories of the future.

Il s’agit de construire les usines propres du futur.

Let me explain by taking a big step back.

Je vais vous expliquer cela.

All life runs on DNA.

La vie est possible grâce à l’ADN.

DNA codes for proteins, and proteins run life.

L’ADN code les protéines et les protéines sont la source de la vie.

DNA is composed of four bases:

L’ADN est composé de quatre bases :

A, T, G and C.

A, T, G et C.

And triplets of these bases, known as codons,

Ces bases s’assemblent en triplet, on appelle ça des codons.

encode each of the amino acid building blocks in proteins.

Les codons codent les acides aminés qui forment les briques de protéines.

The genetic code is a rulebook

Le code génétique détermine

that defines which codon encodes which amino acid.

quel codon code quel acide aminé.

So, for example,

Par exemple,

the triplet codon TCG encodes the amino acid serine.

le triplet TCG code l’acide aminé sérine.

And the order of triplet codons in DNA

Et l’ordre des codons dans l’ADN

encodes the order of amino acid building blocks in a protein.

code l’ordre des briques d’acide aminé dans une protéine.

There are 64 triplet codons in DNA

Il y a 64 triplets codons dans l’ADN

and just 20 common amino acids.

et seulement 20 acides aminés communs.

And this means that most amino acids

Cela signifie donc que la plupart des acides aminés

are encoded by more than one triplet codon.

sont codés par plus qu’un seul triplet.

So, for example, the amino acid serine

Dans notre exemple de la sérine,

is encoded by six different triplet codons.

le code est composé de six codons différents.

And triplet codons that encode the same amino acid

Or les codons qui codent le même acide aminé

are defined as synonymous codons.

sont définis comme des codons synonymes.

The DNA code used for life is near universal.

Le code ADN de la vie est presque universel.

All forms of life and viruses use essentially the same genetic code.

Toutes les formes de vie et les virus utilisent le même code génétique.

And that's a trait that we can exploit.

Or nous pouvons exploiter cette caractéristique.

Here's what we did.

C’est ce que nous faisons.

We asked whether life needs multiple synonymous codons

On se demande si la vie a besoin de codons synonymes multiples

to encode a single amino acid.

pour coder un seul acide aminé.

For example, does life need six different codons,

Par exemple, la vie a-t-elle besoin de six codons différents

which all code for the amino acid serine?

qui codent tous le même acide aminé sérine ?

We took the four-million-character DNA of E. coli, its genome,

On a pris le génome, l’ADN de l’E.coli, long de quatre millions de lettres,

and completely rewrote the code of this microbe

et on l’a entièrement réécrit le code de ce microbe

in a very specific way

d’une façon très spécifique,

by replacing targeted codons in its genome

en remplaçant les codons cibles de son génome

with synonymous codons that encode the same amino acid.

avec des codons synonymes qui codent le même acide aminé.

So for example,

Par exemple,

we replaced the TCG and TCA codons,

on a remplacé les codons TCG et TCA,

which encode the amino acid serine,

associés à la sérine,

with AGT and AGC codons,

avec les codons AGT et AGC,

which also encode the amino acid serine.

qui sont aussi associés à la sérine.

By doing this across the whole four-million-base genome,

En faisant cela sur la totalité du génome, les 4 millions de lettres,

we completely removed the targeted codons from the genetic code of E. coli.

on a retiré complètement les codons cibles du code génétique de l’E.coli.

Overall, we compressed the genetic code from using 64 codons to using 61 codons.

Au total, on a compressé le génome de départ qui avait 64 codons, en 61 codons.

How did we do it?

Comment a-t-on fait ça ?

We first took the four-million-character code in a computer

On a nourri un ordinateur avec les 4 millions de lettres

and used a find-and-replace operation

et remplacé automatiquement

to replace targeted codons with their synonyms.

tous les codons cibles par leurs synonymes.

This created our new genome design,

Cela a abouti à un nouveau génome,

which contained more than 18,000 changes with respect to the original genome.

qui contient plus de 18 000 modifications par rapport au génome de départ.

We then asked whether we could build an organism

Puis on s’est demandé si on pouvait développer un organisme

that runs on our synthetic genome design.

basé sur notre génome synthétique.

We built the synthetic genome starting from short pieces of DNA.

On construit un génome synthétique avec des petits morceaux d’ADN.

These were made by chemistry in a test tube,

Ils sont fabriqués chimiquement, dans un tube à essai,

something that would have been prohibitively expensive to do

une opération qui eut été outrageusement chère

on this scale just a decade or two ago.

à cette échelle il y a dix ou vingt ans.

We then assembled these short pieces of DNA

Ensuite, on a assemblé ces petits bouts d’ADN

into longer stretches of DNA,

en des lignes plus longues d’ADN,

which we then used to step-by-step replace

que l’on a utilisées pour remplacer progressivement

all four million bases of the E. coli genome.

les 4 millions de bases du génome de l’E.coli.

This created the largest synthetic genome ever made.

Cela a créé le génome synthétique le plus long jamais créé.

And the resulting cell was alive.

La cellule qui fut créée était vivante.

Think about that.

Pensez-y.

We streamlined the genetic code, and yet the cell lived.

On a profilé un code génétique et la cellule qui en résulte était vivante.

We can create life with a compressed genetic code.

On peut créer la vie avec un code génétique compressé.

Now because our organism with a compressed genetic code

Comme notre organisme au code génétique compressé

doesn't use all 64 triplet codons to make proteins,

n’utilise pas les 64 triplets de codons pour fabriquer des protéines,

we could remove some of the machinery from the cell

on a pu retirer une partie des mécanismes cellulaires

that normally reads the near-universal genetic code.

qui permettent autrement de lire ce code génétique presque universel.

Specifically, we could remove components of the translational machinery,

Plus précisément, on a pu retirer des composants des mécanismes translationnels,

specific tRNAs,

des ARNt,

that normally read the codons that we've removed from the genome.

qui normalement lisent les codons que nous avons retirés du génome.

Now, the key point here is that we've created a cell

Le point important à retenir est que nous avons créé une cellule

that no longer reads all the codons in the near-universal genetic code.

qui n’a plus besoin de tous les codons présents dans le code génétique.

Now viruses infect cells.

Les virus contaminent les cellules.

These might be the cells of our bodies

Il peut s’agit des cellules du corps humain,

or single-celled microbes like E.coli.

ou des microbes unicellulaires comme l’E.coli.

They commonly have their own DNA,

Ils ont bien entendu leur propre ADN,

which uses the near-universal genetic code

fondé sur le code génétique presque universel

to encode the proteins necessary to make copies of the virus.

pour coder les protéines nécessaires à la réplication du virus.

But viruses don't have the machinery to read the genetic code in their DNA,

Or les virus n’ont pas les mécanismes pour lire le génome de leur ADN.

and instead they rely on the host cell, the machinery of the host cell,

À la place de ça, ils utilisent les mécanismes de la cellule hôte

to read the genetic code in their DNA

pour lire le code génétique de leur ADN

and make copies of the virus.

et répliquer le virus.

It's these copies of the virus that go on to infect other cells.

Ce sont ces copies du virus qui envahissent les autres cellules.

And this is how viruses spread.

C’est ainsi que les virus se répandent.

But viruses are unable to make copies of themselves in our new organism

Cependant, les virus ne peuvent pas se répliquer dans notre nouvel organisme

because our new organism doesn't have the machinery

car celui-ci n’a pas les mécanismes

to read all the codons in the DNA of the virus.

permettant de lire tous les codons dans l’ADN du virus.

The code in the DNA used in the virus

Le code de l’ADN utilisé dans le virus

and the host cell's machinery to read that code are incompatible.

et les mécanismes de la cellule hôte qui lit le code sont incompatibles.

Therefore, the virus doesn’t spread in the new organism,

Dès lors, le virus ne se répand pas dans le nouvel organisme,

and the new organism is resistant to viruses.

ce qui le rend résistant aux virus.

In fact, we showed that our new organism was resistant to a wide range of viruses,

Nous avons pu démontrer que notre nouvel organisme était résistant

à de nombreux virus.

suggesting that rewriting the genetic code

Cela laisse penser que l’édition du code génétique

provides a route to creating broadly virus-resistant life.

offre une voie pour créer une vie globalement résistante aux virus.

By extending the approaches we've developed to other organisms,

En étendant cette approche à d’autres organismes,

it may be possible to create virus-resistant crops and animals

il pourrait être possible de créer des cultures et des animaux résistants

with important applications in agriculture and beyond.

avec des implications importantes en agriculture notamment.

But our advances also provide a foundation

Nos avancées offrent aussi une base

for turning cells into the clean factories of the future.

pour transformer les cellules en usines propres de l’avenir.

How?

Comment ?

So to explain, let me take another step back

Prenons un peu plus de recul pour voir

to how organisms read their genetic code to make proteins.

comment les organismes lisent leur code génétique

pour fabriquer des protéines.

Recall that the order of triplet codons in DNA

Souvenez-vous que l’ordre des codons dans l’ADN

encodes the order of amino acid building blocks in a protein.

code l’ordre des acides aminés dans une protéines.

And it's the translational machinery of cells

C’est le mécanisme translationnel des cellules

that reads the triplet codons

qui lit les codons triplets

and builds the corresponding sequence of amino acids.

et construit les séquences correspondantes des acides aminés.

The translational machinery of natural cells --

Le mécanisme translationnel de cellules naturelles -

including ribosomes,

y compris les ribosomes,

aminoacyl-tRNA synthetase enzymes and tRNAs --

les enzymes et ARNt aminoacyl-ARNt synthétases -

is a unique and special system for making proteins

est un système unique et particulier qui produit des protéines

in which the 20 common amino acids are strung together in a chain.

au sein duquel 20 acides aminés communs sont liés ensemble en une chaîne.

Now, proteins are amazing,

Les protéines sont certes extraordinaires,

but they're just one example

mais elles ne sont qu’un seul exemple

from a vast class of molecules known as polymers,

d’une vaste catégorie de molécules : les polymères.

which includes plastics, materials and drugs.

On y retrouve le plastique, des matériaux et des médicaments.

And the polymer or linear polymer is really any molecule

Le polymère, ou le polymère linéaire, est en fait une molécule

in which simpler chemical building blocks are strung together in a chain.

qui contient une chaîne d’éléments chimiques plus simples liés ensemble.

We wanted to unlock the potential of the translational machinery

Nous nous proposions d’utiliser le potentiel de ce mécanisme translationnel

for making plastics, materials and drugs

pour fabriquer du plastique, des matériaux et des médicaments

that simply can't be made in any other way,

qui ne peuvent être conçus autrement,

or that could be made more cleanly and efficiently

ou qui peuvent être conçus de façon plus propre et plus efficace

using engineered versions of the cell's translational machinery.

grâce aux versions artificielles du mécanisme translationnel cellulaire.

The building blocks for these polymers

Le nombre de briques de ces polymères

go well beyond the 20 common amino acids used to make proteins.

dépasse largement les 20 acides aminés utilisés pour fabriquer des protéines.

It's been impossible to unlock the potential

C’était impossible de libérer le potentiel de ce mécanisme translationnel

of the translational machinery for making plastics, materials and drugs

pour fabriquer plastique, matériaux et médicaments,

for two reasons.

pour deux raisons.

First, all 64 triplet codons in natural cells

Premièrement, les 64 codons triplets dans les cellules naturelles

are used for making natural proteins,

sont utilisés pour créer des protéines naturelles

and there are simply no codons available to encode the synthesis of new polymers.

et il n’y a pas de codons disponibles pour coder la synthèse de nouveaux polymères.

Second, the natural translational machinery

Deuxièmement, le mécanisme translationnel naturel

specifically uses natural amino acids

utilise des acides aminés naturels

and simply can't use the chemical building blocks

et ne peut pas utiliser les briques chimiques

required to make new polymers.

requises pour fabriquer de nouveaux polymères.

However, a virus-resistant organism

Pour autant, un organisme résistant aux virus

doesn't use all 64 triplet codons to make proteins

n’utilise pas la totalité des 64 codons triplets pour fabriquer des protéines

and doesn't contain the machinery to read the codons

et ne contient pas le mécanisme pour lire les codons

that have been deleted from its genome.

qui ont été effacés de son génome.

And this cell provides the starting point for genetically-encoded polymer synthesis.

Ceci est le point de départ de la synthèse de polymères génétiquement modifiés.

To realize genetically-encoded polymer synthesis

Pour réaliser cette synthèse

in our virus-resistant organism,

dans notre organisme résistant aux virus,

we added synthetic DNA containing the triplet codons

nous avons ajouté un ADN synthétique contenant les codons triplets

we'd removed from the genome of the cell

que nous avions retirés du génome de la cellule

and engineered translational machinery to read these codons

et nous avons conçu un mécanisme translationnel qui lit ces codons

and reassign them to new chemical building blocks for new polymers.

et les réassignent aux nouvelles briques chimiques des nouveaux polymères.

This system can be programmed to make diverse synthetic polymers.

On peut programmer ce système pour créer divers polymères synthétiques.

By changing the order of the triplet codons

En modifiant l’ordre des codons triplets

in the synthetic DNA,

dans l’ADN synthétique,

we can change the order of the chemical building blocks

on peut modifier l’ordre des briques chimiques

that we program into the resulting polymer.

que nous programmons dans le polymère final.

And by changing the identity of the engineered translational machinery

Or en changeant l’identité du mécanisme translationnel que nous avons conçu

that we add to the cell,

et ajouté à la cellule,

we can change the identity of the chemical building blocks

on change l’identité des briques chimiques

from which we compose the polymer.

que nous utilisons pour composer le polymère.

Overall, we've created a cellular factory

De façon lapidaire, nous avons conçu une usine cellulaire

that we can reliably and predictably program

que nous pouvons programmer de façon sûre et prévisible

to make synthetic polymers.

pour fabriquer des polymères synthétiques.

Using our approach, we've already been able to program cells

Avec notre approche, on a déjà pu programmer des cellules

to make new molecules,

pour créer de nouvelles molécules,

including molecules from an important class of drugs

dont des molécules d’une catégorie importante de médicaments

known as depsipeptide macrocycles.

connue comme les macrocytes depsipeptides.

Molecules in this class include antibiotics,

Les molécules de cette catégorie incluent les antibiotiques,

immunosuppressives and anti-tumor compounds.

les immunosuppresseurs et les composés anti-tumoraux.

We've also been able to program cells to make completely synthetic polymers

On a aussi pu programmer des cellules

pour créer des polymères totalement synthétiques

containing the chemical linkages found

contenant des liaisons chimiques

trouvées dans plusieurs catégories de plastiques biodégradables.

in several classes of biodegradable plastics.

As we build new polymer molecules using our cellular factories,

Fabriquer des nouvelles molécules de polymères avec nos usines cellulaires

we have the opportunity to consider from the beginning

offre l’opportunité de réfléchir dès le départ

how we might also use engineered biological cells

comment nous pourrions utiliser les cellules biologiques artificielles

to break these polymers down

pour dégrader ces polymères

into their constituent chemical building blocks

en leurs briques chimiques qui les constituent

that could be recycled and used for new encoded polymers.

afin de les recycler et de les utiliser pour l’encodage de nouveaux polymères.

We envision a circular bioeconomy

C’est une vision d’une bioéconomie circulaire

in which our new genetically-encoded plastics and materials

au sein de laquelle nos plastiques et matériaux modifiés génétiquement

are manufactured and ultimately broken down

sont fabriqués et dégradés

using low-energy cellular processes,

avec des processus cellulaires peu gourmands en énergie,

taking advantage of existing bioreactors and fermenters.

en utilisant des bioréacteurs et cuves de fermentation existants.

By taking inspiration from nature and reimagining what life can become,

En s’inspirant de la nature pour réimaginer ce que la vie peut devenir,

we have the opportunity to build the sustainable industries of the future.

nous avons l’occasion de développer les industries durables de demain.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)