L'âge de l'émerveillement en génétique

Les outils de modification de séquence génomique tels que CRISPR rendent possible la programmation de la vie à son niveau le plus fondamental. Mais cela soulève de nombreuses questions : si nous pouvons créer des nouvelles espèces depuis zéro, que devrions-nous créer ? Devrions-nous remodeler l'humanité telle que nous la connaissons aujourd'hui ? Juan Enriquez esquisse les futurs possibles de l'édition génétique. Il explore un territoire d'incertitudes et de potentiels immenses de cette nouvelle frontière dans la biologie.

Permettez-moi de vous présenter Roy Amara.

Tout d'abord, Roy pense
que l'on a tendance à surestimer

l'impact des technologies
les plus récentes

et que nous finissons
par les sous-estimer à long terme

à cause de notre assuétude.

Ce sont les jours de miracle
et d'émerveillement.

Vous souvenez-vous
de cette chanson de Paul Simon ?

C'en est un petit extrait.

Mais qu'est-ce qui était
miraculeux à l'époque ?

Ralentir les choses -- le ralenti --

et les appels longue distance.

Rappelez-vous, des opérateurs
téléphoniques nous interrompaient

pour couper la ligne
car un appel longue distance entrait.

Aujourd'hui, c'est banal de téléphoner
n'importe où dans le monde.

On pourrait faire face
à un phénomène identique

avec la lecture
et la programmation de la vie.

Mais avant de développer ce sujet,

évoquons ensemble le télescope.

Son impact a été largement
surestimé à l'origine.

Voici un des premiers modèles de Galilée.

Les gens pensaient que ça allait
anéantir toutes les religions.

(Rires)

Aujourd'hui, plus personne ne porte
attention aux télescopes.

Toutefois, les télescopes envoyés
dans l'espace il y a une dizaine d'années

pourraient emmener
cette Coccinelle sur la Lune

et vous permettre de vérifier
que la voiture a bien allumé ses phares.

C'est cette puissance de résolution
qui nous permet de discerner

des grains de poussière
qui flottent autour de soleils distants.

Imaginez que cette étoile soit
à des milliards d'années-lumière de nous

et qu'un grain de poussière
passe devant elle.

Découvrir une exoplanète
revient exactement au même.

La chose la plus cool avec les télescopes
envoyés dans l'espace aujourd'hui,

c'est qu'ils nous permettraient de voir
la flamme d'une bougie sur la Lune.

Et si on posait un miroir
à côté de la flamme,

on distinguerait deux flammes.

C'est ce genre de résolution
qui est nécessaire

pour créer l'image
de ce grain de poussière

passant devant son soleil

et déterminer si
sa signature est bleu vert.

Si c'est le cas,

ça signifie que la vie est
courante dans l'univers.

Car une signature bleu vert
aperçue sur une planète distante

signifie la présence de la photosynthèse

et d'eau.

La probabilité de découvrir la seule
autre planète où la photosynthèse existe

est proche de zéro.

Ça change tout.

Il y a un avant et un après le fait
d'être seuls dans l'univers.

Découvrir un nouveau continent
relève de l'anecdote.

Quand on y pense,

nous sommes maintenant capables
de créer une carte de notre univers.

Nous vivons une époque
d'émerveillement, de miracle.

Pourtant, ça nous paraît évident.

Un phénomène semblable
survient avec le vivant.

On nous parle de la vie
en termes de petits morceaux.

On nous parle de CRISPR, on entend de ceci

et on entend parler de cela.

Mais l'essentiel à savoir sur le vivant,
c'est qu'il s'avère être un code.

La vie en tant que code est un concept
crucial car il signifie ceci :

tout comme nous pouvons écrire une phrase

en anglais, en français ou en chinois,

tout comme nous pouvons la copier,

tout comme nous pouvons l'éditer,

tout comme nous pouvons l'imprimer,

nous pourrons bientôt
faire tout ça avec le vivant aussi.

Nous sommes en train
d'apprendre à lire cette langue.

Voici le langage de cette orange.

Comment l'orange exécute-t-elle son code ?

Pas comme un ordinateur,
avec des uns et des zéros.

Elle est sur l'arbre, et un jour :

pouf !

Ça signifie : exécution !

AATCAAG : fais une petite racine !

TCGACC : fais un petit germe !

GAC : fais des feuilles !
AGC : fais des fleurs !

Ensuite GCAA : fais des oranges !

En éditant une phrase en anglais
sur un traitement de texte,

on peut naviguer d'un mot à l'autre.

En amendant une partie dans cette orange,

en utilisant CRISPR pour remplacer GCAAC
par autre chose de connu,

l'orange devient un citron,

un pamplemousse

ou une mandarine.

En modifiant une seule lettre parmi mille,

vous devenez votre voisin.

Choisissez vos voisins avec prudence !

(Rires)

À ses prémisses, la technologie
était très coûteuse,

comme les appels longue distance.

Mais le coût diminue plus vite que
la loi de Moore par un facteur de 50%.

Hier, Veritas a annoncé le premier
séquençage du génome pour 200 dollars.

On observe ces systèmes

et ils n'ont aucune importance
jusqu'à ce qu'ils deviennent importants.

Voici une cartographie
de ce dont nous parlons.

Une découverte énorme.

Il y a 23 chromosomes.

Cool.

Regardons-les avec la version télescopique
mais en remplaçant le télescope

par un microscope pour zoomer

sur le chromosome du bas,

le chromosome Y.

Il est trois fois plus petit que le X,
récessif et mutant.

Mais...

c'est juste un mâle.

Quand on observe tout ça,

on est au niveau d'une carte d'un pays,

une résolution de 400 paires de bases,

on zoome à 550, ensuite à 850.

Là, on commence à identifier
de plus en plus de gènes.

En zoomant davantage,
on obtient une carte régionale.

On peut identifier les personnes
qui souffrent de leucémie,

comment elles l'ont eue
et quel type de leucémie,

quelles parties ont glissé vers où.

On zoome un peu plus
et on en est à Google Street View.

Voici ce qui se passe pour un patient
bien déterminé qui a un cancer du côlon

à un niveau de résolution
lettre par lettre.

Nous collectons en fait des informations

et générons un volume énorme de données.

C'est une des plus grandes
banques de données au monde

et sa croissance dépasse notre capacité à
construire des espaces pour leur stockage.

On peut créer des cartes
incroyables avec ça.

Pour comprendre la peste,
et pourquoi une espèce est bubonique

une autre est d'un autre type,

et une autre est encore différente.

Voici la cartographie de la peste.

Certaines sont implacablement
mortelles pour l'homme, d'autres pas.

Pour approfondir, pourquoi pas
comparer la peste à la tuberculose ?

Voici la différence entre la tuberculose
et différentes espèces de peste.

On peut faire un travail de détective

en prenant par exemple
une espèce précise du choléra

qui a touché Haïti.

On peut rechercher le pays à son origine,

la région même

et sans doute aussi le soldat
qui l'a emmenée d'Afrique à Haïti.

Dézoomons.

Aller vers le plus petit n'est pas tout.

Voici une des cartes les plus cool
réalisées par l'homme.

On a repris toutes les informations
génétiques connues sur toutes les espèces

et on a compilé ça sur un arbre de vie
qui tient sur une page.

On peut zoomer et dézoomer.

Voici ce qui est venu en premier,
sa diversification, son rayonnement

et la taille de ce génome.

Tout ça sur une seule page.

C'est l'univers du vivant sur la Terre,

mis à jour et complété constamment.

Dans cette évolution de la biologie,

le changement fondamental est
qu'avant, la biologie était réactive.

Les biologistes avaient des microscopes

et des loupes pour observer les animaux.

La nouvelle biologie est proactive.

On ne fait pas qu'observer,
on crée aussi des choses.

C'est une révolution

car ça nous permet de réaliser
des choses comme ceci.

Je suis persuadé que
cette photo vous enthousiasme.

(Rires)

Cette photo nous aura demandé

quatre ans de travail
et 40 millions de dollars.

(Rires)

Qu'avons-nous fait ?

On a retiré un génome
complet d'une cellule,

pas un gène, pas deux gènes,
mais le génome complet de la cellule,

pour construire un nouveau code génétique,

l'insérer dans une cellule

et trouver un moyen que cette cellule
exécute notre code

pour développer une nouvelle espèce.

Il s'agit donc de la première
forme de vie synthétique.

Que fait-on avec ça ?

Le monde de demain
ne sera plus jamais pareil.

Les trois premières tendances
sur le court terme

qui vont transformer le monde
sont les suivantes.

Tout d'abord, il y aura une nouvelle
révolution industrielle.

Au sens littéral du terme.

Tout comme la Suisse,
l'Allemagne et la Grande-Bretagne

ont changé le monde avec des engins
comme ceux exposés dans le hall d'entrée,

en générant l'électricité,

tout comme le CERN est en train
de transformer le monde,

avec des instruments nouveaux
et notre conception de l'univers,

les formes de vie programmables
vont changer le monde

car dès qu'il est possible
de programmer une cellule,

tout comme on programme
une puce électronique,

alors tous devient possible.

Votre puce électronique
peut produire des images,

de la musique, des films,

des lettres d'amour
ou des tableaux de calcul.

Tout ça est fait de zéros et de uns.

Si on peut encoder
des ATCG dans les cellules,

le logiciel va créer sa propre machine.

En d'autres mots,
il va se développer rapidement.

Quoi qu'il arrive,

en abandonnant votre portable
à votre chevet,

vous ne vous retrouverez pas avec
un milliard de portables le lendemain.

Mais avec des organismes vivants,

on parle d'échelles incroyables.

Une des choses devenues possibles
est par exemple la production

de combustibles neutres
au niveau de l'impact carbone,

à une échelle commercialisable dès 2025.

Nous travaillons sur ça avec Exxon.

On peut aussi remplacer
les terres agricoles.

Plutôt que d'exploiter 100 hectares
pour produire de l'huile ou des protéines,

on peut les produire dans des cuves

avec un rendement variant
entre 10 et 100 fois celui d'un hectare.

On peut aussi y stocker l'information
ou y fabriquer les vaccins pour le monde.

On pourrait même stocker toutes
les informations du CERN dans ces bassins.

L'ADN offre des possibilités
de stockage considérables.

Deuxième changement :

voici l'avènement
de la biologie théorique.

Les facultés de sciences médicales sont un
des lieux les plus conservateurs au monde.

On y enseigne l'anatomie aujourd'hui
exactement comme il y a 100 ans :

« Bonjour à tous. Voici votre cadavre. »

Les écoles de médecine sont
particulièrement médiocres

quand il s'agit de créer de nouveaux
départements et le font rarement.

Isaac Kohane a créé un département
fondé sur les données, les connaissances,

à la Harvard Medical School.

Dans un sens, la biologie
commence à collecter assez de données

pour suivre les pas de la physique.

C'est-à-dire que de physique d'observation

et d'expérimentation,

elle est devenue créatrice,
physique théorique.

C'est en train d'arriver en biologie

car nous avons
toutes ces données médicales

et toutes ces données sur les gens :

leurs génomes, leurs viromes

et leurs microbiomes.

Plus les informations s'accumulent,

plus on peut réaliser des prédictions.

La troisième transformation est
que le consommateur est touché.

Vous aussi, vous pouvez obtenir
un séquençage de vos gènes.

Cela mène à la création d'entreprises
comme 23andMe.

Ces entreprises comme 23andMe
pourront vous offrir

de plus en plus d'informations,

sur les membres de votre famille,

sur vous, sur votre corps.

Elles proposeront de comparer des données,
leur évolution dans le temps

et cela produira des bases
de données massives.

D'autres domaines d'activités
sont aussi affectés

de manière inattendue.

Quand on fait une publicité,
le but n'est pas que le consommateur

emporte votre publicité
aux toilettes pour uriner dessus.

Sauf si vous vous appelez IKEA.

Si vous déchirez cette publicité
de votre magazine pour uriner dessus,

elle devient bleue si vous êtes enceinte.

(Rires)

L'annonceur vous offre un rabais
sur l'achat d'un berceau.

(Rires)

OK ? Quand je parle d'émancipation
des consommateurs,

et cela va au-delà des biotechnologies,

je pense ce que je dis.

À Synthetic Genomics,
nous sommes en train de développer

des imprimantes portables

qui vous permettent
de concevoir une cellule,

de l'imprimer

et d'exécuter un programme
dans la cellule.

Aujourd'hui, on peut imprimer des vaccins

en temps réel quand un avion décolle

et avant qu'il atterrisse.

Cette année, on va livrer
78 de ces imprimantes.

Ce n'est plus de la biologie théorique,
c'est de la biologie imprimée.

Permettez-moi d'évoquer
deux tendances à long terme

qui vont arriver sur une longue période.

D'abord, nous sommes en train
de modifier les espèces.

Vous avez dû en entendre parler.

On modifie des arbres, des fleurs,

du yaourt,

du fromage et tout ce que vous voulez.

Ceci entraîne une question fascinante :

comment et quand devrions-nous
amender les humains ?

Nous sommes nombreux à penser :
« Jamais nous ne voudrons ça ! »

Sauf si votre enfant
a le gène de Huntington

et est condamné à mourir.

Sauf si vous êtes porteur du gène
de la mucoviscidose

et, dans ce cas, vous souhaiterez
un amendement pour vous

et aussi pour vos enfants
et leurs enfants.

Il s'agit de débats complexes
et ils ont lieu maintenant.

Un exemple :

un des débats en cours
dans les Académies nationales

concerne notre capacité à provoquer
une mutation génétique chez les moustiques

qui tuera tous les moustiques
porteurs de la malaria.

Certains pensent

que l'impact sur l'environnement
mérite d'agir avec précaution.

D'autres, toutefois, pensent

que cette maladie tue des millions
de personnes tous les ans.

On ne peut pas nous empêcher de sauver
les enfants de nos pays.

Pourquoi ce débat est-il si complexe ?

Parce qu'en lâchant ça au Brésil,
ou au sud de la Floride,

les moustiques n'ont pas de frontières.

C'est une décision qui affecte
le monde entier

que de libérer une mutation génétique.

Cet homme extraordinaire
a reçu le Prix Nobel.

Suite à son Prix Nobel,

il s'est intéressé

à comment la vie a démarré
sur cette planète

et à la probabilité
de la trouver ailleurs.

Aujourd'hui, il passe son temps
avec ses étudiants

en leur demandant ceci :

« Créez une vie mais sans aucun
produit chimique ou instrument modernes.

Créez quelque chose qui existait
il y a trois milliards d'années.

Sans lasers. Sans ceci. Sans cela. »

Il m'a donné une fiole avec
ce qu'il a fabriqué il y a trois semaines.

Qu'est-ce que c'est ?

Il a fabriqué ce qui ressemble
à des bulles de savon faites de lipides.

Il a fabriqué un précurseur
de l'acide ribonucléique.

Il a fait absorber ce précurseur
d'ARN par une cellule

qu'il a laissée se diviser.

On pourrait ne pas être loin,

on parle de dix ou vingt ans,

du moment où nous pourrons
générer la vie à partir de rien,

à partir de proto-communautés.

Deuxième tendance sur le long terme :

nous sommes en train de vivre
dans l'ère numérique,

nous faisons nos premiers pas
dans l'ère du génome.

La biologie, CRISPR,
la biologie synthétique

et tout le reste vont se réunir
dans l'ère du cerveau.

Nous arrivons à l'étape où nous pouvons
régénérer la plupart de nos organes

telle la guérison de la peau ou d'un os
après une brûlure ou une fracture.

Nous apprenons à régénérer nos trachées

et nos vessies.

On en a implanté chez des humains.

Tony Atala développe
32 organes différents.

Mais ceci va devenir le cœur

car c'est vous, et le reste n'est
qu'une enveloppe charnelle.

Personne ne vivra
au-delà de 120, 130 ou 140 ans.

Sauf si nous réglons ça.

C'est aussi le défi le plus intéressant.

C'est la nouvelle frontière, avec :

« La vie est-elle généralisée
dans l'univers ? »

« D'où venons-nous ? »

entre autres.

Je conclurai avec une citation
apocryphe d'Einstein.

[Il n'y a que deux façons
de vivre sa vie :

faire comme si tout était un miracle
ou rien n'était un miracle]

C'est votre choix.

Vous pouvez vous focaliser
sur le mauvais et l'effroyable,

et il y a certes des choses effrayantes.

Mais utilisez 10 ou 20%
de votre cerveau à ça,

voire 30%.

Surtout, rappelez-vous,

nous vivons dans une ère
de miracle et d'émerveillement.

Nous avons la chance de vivre maintenant
et d'être les témoins de tout ça.

Nous avons la change d'interagir
avec des personnes comme celles

qui construisent toutes ces choses
et qui sont parmi nous.

Merci à vous tous pour ce que vous faites.

(Applaudissements)