« Ce n’est que le début » : l’édition d’ARN devrait démocratiser l’ingénierie virale

Un nouvel outil d’édition d’ARN ouvre de nouvelles voies pour développer de nouvelles thérapies à base d’ARN, accélérer l’ingénierie des virus humains et tester des médicaments. Dans une expérience de validation de principe, les chercheurs ont utilisé une enzyme de coupe – une endonucléase – et une enzyme de réparation d’ARN programmable pour modifier le génome d’un virus à ARN.

Crispr est réputé pour sa précision et son efficacité dans l’édition de l’ADN. Il s’agit d’un système double qui utilise des séquences répétées d’ARN guide (Crispr) pour se verrouiller sur un morceau d’ADN cible, qui est ensuite coupé par une protéine associée à Crispr (Cas). Il s’agit d’une stratégie que les archées et les bactéries déploient pour reconnaître et découper l’ADN étranger des ennemis viraux.

Mais Crispr s’est avéré difficile à adapter à l’ARN. La modification d’un virus à ARN nécessite une transcription en ADN, des modifications sont ensuite apportées à l’aide d’outils d’ingénierie de l’ADN facilement disponibles, puis la nouvelle séquence est retranscrite en ARN.

Aujourd’hui, des chercheurs de la Montana State University, à Bozeman, ont exploité un système Crispr de type III chez un microbe de l’industrie laitière, Streptococcus thermophilus. Tout comme dans l’édition d’ADN, l’ARN est coupé par une nucléase guidée par Crispr et guidée vers la séquence cible par l’ARN. Une fois coupés, des attelles synthétiques d’ADN rassemblent les deux brins d’ARN pour réparation par une enzyme ligase virale.

«Il existe environ 40 sous-types Crispr, mais seuls quelques-uns ont été utilisés de la même manière que Cas9», explique Blake Wiedenheft de l’État du Montana. « Ironiquement, les Crisprs de type III sont parmi les plus abondants dans la nature, mais n’ont pas été beaucoup réutilisés en biotechnologie. »

Le groupe a réalisé des délétions programmées dans le génome d’un virus Sindbis. Ce virus avait un gène rapporteur fluorescent vert intégré dans son ARN, et après le montage ciblant le journaliste, le virus a cessé de briller, démontrant que le système Crispr fonctionnait correctement.

Cette nouvelle avancée pourrait permettre aux scientifiques d’effectuer plus facilement des recherches sur la perte ou le gain de fonction des virus à ARN, en modifiant les virus pour voir comment leur virulence est affectée, par exemple. Ou encore d’éliminer une partie du génome viral pour déterminer comment un virus pourrait contourner un nouveau médicament antiviral.

Les travaux du groupe de Wiedenheft ont été inspirés par une variante inhabituelle du Sars-CoV-2, effectivement identifiée à Bozeman, à laquelle il manquait le ORF7a gène. Ils voulaient confirmer que cette suppression provoquait ses défauts de réplication en excisant ORF7a à partir d’une souche de Wuhan, mais ils ont eu du mal à y parvenir, ce qui les a conduits à rechercher une nouvelle façon de modifier l’ARN. «L’utilisation la plus précieuse et la plus immédiate de cette technologie consistera à évaluer différents aspects fonctionnels des génomes viraux», explique Wiedenheft. Toutefois, le nouveau système doit encore être plus efficace et plus précis avant de pouvoir être utilisé plus largement.

Le système pourrait avoir de nombreuses autres applications. «Vous pourriez modifier directement un virus à ARN», explique Volker Thiel, virologue à l’Université de Berne en Suisse, pour découvrir à quel point il est facile ou difficile pour ce virus d’échapper à un médicament. « Vous ciblez une région dans laquelle vous pensez qu’une résistance à un nouveau médicament pourrait apparaître, puis découvrez, à l’aide de changements imprécis, quelles mutations lui confèrent une résistance. » Une carte des mutations de résistance serait utile dans le développement de médicaments ou lors du choix de traitements pour les patients.

Il existe également un potentiel de création de nouveaux traitements. «Les applications thérapeutiques pourraient inclure l’édition et la correction de troubles de l’ADN à base unique sans avoir à modifier le génome», note Darrell Green, biologiste moléculaire à l’université d’East Anglia, au Royaume-Uni, qui s’intéresse aux thérapies de silençage de l’ARN. « Une fois l’ARN disparu, il n’y a plus de trace réelle comme il y en aurait dans l’édition de l’ADN. »

Certaines tumeurs osseuses produisent une protéine mutante. «La modification de l’ARN Crispr pourrait restaurer le type sauvage en modifiant le mutant, évitant ainsi d’avoir à remplacer le type sauvage dans son intégralité», explique Green.

Certaines personnes ont décrit Crispr comme la démocratisation de l’ingénierie du génome», explique Wiedenheft. «Cette approche d’édition de l’ARN nous permet désormais de faire la même chose au niveau de l’ARN. Ce n’est que le début.’