Dans l’ADN de notre potager

Les travaux du microbiologiste Sylvain Moineau et de son équipe ont aidé les généticiennes Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna à créer des «ciseaux moléculaires» capables de modifier les gènes humains, invention pour laquelle elles ont remporté un Nobel de chimie en octobre 2020. Ce portrait de Sylvain Moineau est paru dans le numéro 8, Futur, en novembre 2018.

Texte de Roxane Léouzon
Photo de Katya Konioukhova

Plusieurs bouteilles de champagne vides trônent sur une étagère dans les bureaux du vaste laboratoire de bactériophages de l'Université Laval, à Québec. Elles témoignent des derniers succès des scientifiques qui y travaillent. «Quand on reçoit de belles subventions ou quand nos articles scientifiques sont publiés, c’est important de le souligner avec l’équipe, parce qu’il y a beaucoup de travail derrière ça», explique le professeur de microbiologie Sylvain Moineau, visiblement fier de sa vingtaine de protégés actuels.

Son équipe de chercheurs a le vent dans les voiles depuis 10 ans. Leurs travaux ont contribué à la création d’un outil qui pourrait révolutionner la façon dont l’humanité se nourrit et se soigne.

«Le laboratoire attire plus d’étudiants étrangers qu’avant. On a présentement des étudiants des Pays-Bas, de la Suisse, du Danemark, du Brésil et de la France, et trois de la Chine, en plus des étudiants québécois», indique celui qui semble agir comme un père pour tous ces cerveaux.

Sylvain me fait faire un grand tour de son laboratoire, qui occupe plusieurs pièces, et il me présente à ses collaborateurs comme si j’allais bientôt faire partie de leur famille élargie. «Denise! Je veux que tu rencontres Roxane. Denise Tremblay est une professionnelle de la recherche qui travaille au laboratoire depuis plus de 20 ans. Elle s’occupe de la collection de phages», explique un Sylvain enthousiaste.

Les bactériophages, aussi appelés phages, sont ce qui fait la renommée du labo. On y étudie depuis des années ces virus extrêmement abondants dans la nature. Une diversité impressionnante de phages est conservée dans le laboratoire, notamment dans des réfrigérateurs et des congélateurs. Il s’agit de la collection publique la plus imposante au monde: une ressource biologique inestimable pour les chercheurs.

C’est en étudiant la façon dont certaines bactéries se défendent contre les phages que l’équipe de Sylvain a découvert en 2007 le fonctionnement du système CRISPR-Cas. Les phages sont des virus qui attaquent les bactéries. Au fil des attaques, ces dernières en viennent à archiver l’ADN des phages dans leur propre ADN. C’est un peu comme si elles gardaient en mémoire l’identité d’un ancien envahisseur. Ces archives sont appelées CRISPR. Puis, si le virus frappe à nouveau, les bactéries le combattent à l’aide d’une protéine appelée Cas9, qui coupe l’ADN du virus, le rendant ainsi inoffensif.

«Quand on a fait cette découverte, ça a été un très beau moment, ce qu’on appelle un “eurêka moment ”. Ça n’arrive pas si souvent dans une carrière scientifique», se rappelle Sylvain.

En 2010, autre moment de grande satisfaction: son équipe démontre que le système CRISPR-Cas et sa protéine Cas9 coupent de manière très précise l’ADN. Cela permet à deux autres équipes de chercheurs, l’une américaine et l’autre européenne, de créer en 2012 l’outil CRISPR-Cas9. Grâce à cet outil qui agit un peu comme un «ciseau génétique», il est maintenant possible, en laboratoire, de modifier, de couper ou d’ajouter une séquence d’ADN exactement où on le veut dans une cellule vivante.

«C'est fantastique comme outil de recherche. Depuis la création de CRISPR-Cas9, on est capables d’étudier une plante, comme le canola ou le blé, pour essayer de comprendre comment elle fonctionne: on peut modifier un gène dans la plante de façon très précise, puis observer ce qui se passe», s’enthousiasme le chercheur.

Des scientifiques de partout dans le monde ont ainsi commencé à modifier des cellules de plantes, d’animaux et même d’êtres humains. Des tomates sans graines et des champignons qui ne brunissent pas, par exemple, ont été créés en un tournemain en éliminant un de leurs gènes. Dans un tout autre domaine, certains ont espoir de pouvoir guérir des maladies génétiques en corrigeant les gènes défectueux.

«L’outil CRISPR-Cas9 permet à ceux qui travaillent sur les plantes de faire des modifications génétiques beaucoup plus rapidement qu’avant. C’est précis comme une chirurgie, et on peut aller droit au but», explique Sylvain, assis face à moi dans son modeste bureau universitaire. C’est beaucoup plus fiable et surtout plus rapide que les techniques utilisées jusqu’à présent pour modifier génétiquement des aliments, souvent basées sur des essais et des erreurs.

Selon le sympathique chercheur blond, divers aliments modifiés grâce au CRISPR-Cas9 seront inévitablement mis au point partout dans le monde au fil des prochaines années. «En 2050, on va être plus de neuf milliards d’êtres humains sur la Terre, et il faudra nourrir tout ce monde-là. On aura besoin d’aliments qui se détériorent moins vite, qu’on peut produire en plus grande quantité et dans des conditions variées. On n’a plus le 19 temps de fonctionner selon une méthode essais-erreurs qui peut nécessiter des années de travail. Si on est capables d’obtenir tout de suite des plantes qui ont les caractéristiques désirées, pourquoi est-ce qu’on ne le ferait pas?»

Faut-il avoir peur de consommer de tels organismes modifiés? Non, croit Sylvain, qui estime tout de même qu’il faut encadrer la pratique. «Si on ne fait qu’enlever un gène sans rien ajouter, personnellement, je ne vois pas de problème. Pensez que cette capacité de couper l’ADN pour se protéger contre des phages se trouve déjà, de façon naturelle, dans une bactérie que vous mangez dans votre yogourt», précise-t-il en rigolant.

La Food and Drug Administration des États-Unis est de son avis. Cette agence responsable du contrôle des aliments a donné le feu vert en 2016 à des champignons CRISPR-Cas9 dont on a éliminé le gène qui provoquait le brunissement. La Cour de justice de l’Union européenne, de son côté, a statué que les plantes ainsi modifiées doivent être soumises aux mêmes règles que les organismes génétiquement modifiés (OGM). Seul l’avenir nous dira avec quelle rapidité les aliments CRISPR-Cas9 se retrouveront dans nos assiettes au Canada.

Pendant ce temps, les recherches se poursuivent au laboratoire de Sylvain. Environ le tiers d’entre elles sont liées au CRISPR- Cas9, et elles pourraient encore influencer l’usage de cette technologie ainsi que nos connaissances de la biologie.

Quant à Sylvain, il est convaincu que les phages et les bactéries, fascinants à ses yeux, cachent encore bien des secrets.