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Création d’une cellule "synthétique"

dimanche 23 mai 2010, par La Rédaction

Rien ne résiste à Craig Venter, bulldozer de la génétique. Après avoir animé la course au séquençage du génome humain, le biologiste américain vient d’atteindre l’objectif qu’il s’était fixé il y a une quinzaine d’années : construire un génome entier et s’en servir pour prendre les commandes d’un être vivant. A plus long terme, il rêve de cultiver des colonies de bactéries artificielles transformées en usines biochimiques capables, par exemple, de produire des biocarburants.
Dans la version électronique de la revue Science, du 21 mai, Venter et son équipe présentent la dernière étape en date de cette quête d’une cellule "synthétique". "Nous parlons de cellule synthétique parce qu’elle est totalement dérivée d’un chromosome synthétique, fabriqué à partir de quatre bouteilles de produits chimiques dans un synthétiseur chimique, d’après des informations stockées dans un ordinateur", résume Craig Venter.
En fait, seul le génome est synthétique, copie quasi servile de celui de la bactérie M. mycoides. Et il a fallu, pour qu’il s’exprime, l’insérer dans une bactérie "naturelle" dont le propre ADN avait été extirpé. Cet abus de langage sera probablement reproché à Craig Venter, qui n’a jamais redouté les formules chocs. Pour autant, ces travaux sont salués comme une étape majeure de la biologie synthétique.
"Tout le monde est impressionné, témoigne le généticien Philippe Marlière, cofondateur de la start-up Global Bioenergies. C’est un peu comme le jour où Gutenberg a imprimé sa première Bible. Certes, il avait emprunté la presse aux Romains et les caractères en relief aux Chinois, mais l’assemblage de ces techniques a changé l’histoire."
L’équipe du J. Craig Venter Institute a en effet patiemment créé une ligne d’assemblage génétique inédite. En 1995, elle fut la première à séquencer les 600 000 bases du chromosome de la bactérie Mycoplasma genitalium, considéré comme le plus petit d’un organisme vivant. Par la suite, en supprimant des gènes un à un, les chercheurs ont constaté qu’on pouvait passer de 500 à 400 gènes sans que la bactérie paraisse affectée. Ce résultat, datant de 2003, l’a confortée dans la recherche d’un "génome minimal", nécessaire et suffisant à la perpétuation de la vie.
Restait à refabriquer un tel génome. Craig Venter, qui est accompagné dans ce projet par Hamilton Smith, Prix Nobel de médecine (1978), avait déjà, également en 2003, synthétisé un virus fonctionnel, PhiX174, de 5 386 bases seulement. Mais reconstituer un génome bactérien représentait un tout autre défi.
L’équipe américaine a affronté le problème sur deux fronts. Elle a démontré en 2007 qu’il était possible de transplanter un chromosome d’un microbe à un autre, de M. mycoides vers M. capricolum. La démonstration suivante fut apportée en 2008, lorsque furent décrits, encore dans Science, l’assemblage chimique et le clonage du génome de M. genitalium.
La publication de vendredi n’est "que" l’addition des deux étapes précédentes. La nature a pourtant donné du fil à retordre avant d’accepter de se laisser artificialiser. Le génome circulaire de M. mycoides est long de 1 million de bases. Pour le copier, il a fallu assembler un puzzle de 1 000 fragments de 1 080 bases, l’extrémité de chacun se superposant au suivant.
Cet ADN, où Craig Venter avait pris soin d’inscrire des filigranes prouvant qu’il était bien d’origine artificielle, a été assemblé par étapes, à l’intérieur d’une levure. Le chromosome a ensuite été extrait et injecté dans la bactérie M. capricolum. Après plusieurs mois de transplantations infructueuses, une colonie de bactéries bleues est apparue sur les boîtes de culture, preuve que la greffe avait pris.
Et maintenant ? Venter, qui aurait déjà investi 40 millions de dollars dans ce projet, a déposé un portefeuille de brevets pour protéger son concept de Mycoplasma laboratorium, hypothétique machine à tout faire des biotechnologies.
"Les bactéries actuellement employées dans l’industrie ont au moins 2 millions de bases. Mais progresser d’un facteur deux est à la portée de Venter", note Philippe Marlière. Mais la biologie va désormais reprendre ses droits sur l’ingénierie génétique : concevoir de nouveaux génomes artificiels suppose d’étudier les fonctions des gènes, ce qui promet d’être long.
A terme, pour décider de la meilleure combinaison à retenir dans un génome à visée industrielle, les promoteurs de la biologie synthétique seront confrontés à un dilemme, décrit en 2009 par Antoine Danchin (CEA/Genoscope) dans Current Opinion in Biotechnology : l’évolution a conduit les bactéries à se protéger du vieillissement par l’innovation, favorisée par certains gènes.
Dans une perspective industrielle, ces gènes introduisent une incertitude malvenue. Mais si on les réprime, "l’inconvénient sera que ces cellules vieilliront et ne pourront se diviser qu’un nombre limité de fois", indique Antoine Danchin. Entre l’inventivité de la nature et le comportement reproductible de la machine, prédit-il, il faudra trouver des compromis. ( Hervé Morin - Le Monde du 22 mai 2010 )

Entreien avec Craig Venter sur :
Entretien
(En anglais)

Vertiges de la biologie synthétique

Introduire un génome artificiel dans une bactérie pour en prendre les commandes, en réorienter le destin, en modifier à jamais la descendance. C’est l’exploit réalisé par le généticien américain Craig Venter et son équipe, au terme de quinze ans d’efforts et de 40 millions de dollars d’investissement. On ne saurait trop en souligner la portée, même si les étapes précédentes, à chaque fois largement médiatisées, avaient rendu cette issue moins inattendue.
En 2007 déjà, Craig Venter avait qualifié de "pas philosophique important dans l’histoire de notre espèce" la création par son laboratoire d’un chromosome synthétique. L’homme n’a jamais boudé la publicité et le scandale : c’est lui, pionnier du séquençage de masse aux National Institutes of Health, qui avait fait polémique en brevetant des gènes à tour de bras, dans les années 1990. C’est lui encore qui, passé au privé, avait défié la recherche publique dans la course au séquençage du génome humain - il a même poussé la malice jusqu’à choisir son propre patrimoine génétique comme matière première -, avant d’opter pour un finish ex aequo, en 2001, honorable pour les deux camps.
C’est donc lui encore qui donne à la biologie synthétique les moyens de ses ambitions : recréer la vie, façonner l’ADN qui en est le code, pour obtenir ce qu’on pourrait qualifier d’OEGM, des organismes entièrement génétiquement modifiés. Il ne s’agit plus d’introduire un ou plusieurs gènes d’une espèce dans une autre, mais de transplanter des génomes entiers.
Des bactéries pourraient être asservies pour produire de l’énergie, des médicaments, absorber du CO2... L’agroalimentaire sait déjà utiliser ces microbes. Mais Craig Venter, qui est aussi un entrepreneur, a breveté le procédé, et promet un changement d’échelle. Ce qu’il a fait pour la bactérie, il veut le réaliser pour des organismes plus complexes, comme l’algue.
Pourquoi pas pour l’homme, ou à défaut Neandertal, dont le génome vient d’être séquencé ? Il est d’ores et déjà légitime de poser la question et de s’interroger sur ses implications éthiques. Mais il faut rappeler que, entre le génome de la bactérie (un million de bases) et celui d’Homo (6 000 fois plus), le saut technique à réaliser laisse encore le temps de la réflexion.
La dernière percée de Craig Venter ne change rien à une menace déjà ancienne, engendrée par la biologie synthétique. Le virus responsable de la variole, dont un génome a été publié en 1994 (par un certain... Craig Venter), est bien plus facile à synthétiser - la séquence ne fait que 186 102 paires de bases. Les implications en termes de bioterrorisme supposent désormais de conserver en permanence des stocks de vaccins.
Faut-il appeler à un moratoire sur ces recherches et se priver de leurs bénéfices potentiels ? L’échec de la conférence d’Asilomar (Californie), en 1975, qui posait déjà la question, a montré que la science ne pouvait être stoppée. Une vigilance éclairée n’en est que plus nécessaire. Le démiurge américain lui-même a commandité, en 2007, un rapport proposant des pistes de "gouvernance". Cette excellente initiative ne doit pas rester sans lendemain.