Une étude, dont les résultats intitulés «CRISPR/Cas9-mediated genome editing induces exon skipping by alternative splicing or exon deletion» ont été publiés dans la revue Genome Biology, a permis de montrer que la technique CRISPR-Cas9 entraîne, lorsque la cellule se met à lire et traduire son génome, des sauts involontaires qui constituent des effets indésirables.

Rappelons tout d'abord que CRISPR «désigne un système de défense immunitaire bactérien qui, depuis quelques années, révolutionne la génétique en offrant un outil simple et précis pour éditer le génome de n’importe quelle cellule». Plus précisément, chez les bactéries, «CRISPR est une région du génome qui constitue une sorte de bibliothèque de fragments d’ADN provenant des virus rencontrés».

Lors d'une nouvelle infection virale, «les bactéries comparent l’ADN du virus (les virus des bactéries, les bactériophages, introduisent leur ADN dans les bactéries et utilisent leur arsenal moléculaire pour s’y répliquer) aux fragments de leur bibliothèque». Quand une séquence est reconnue, «une enzyme, nommée Cas9, coupe l’ADN viral dans cette séquence, ce qui le détruit et évite ainsi l’invasion du génome bactérien».

Ce mécanisme a été détourné par les biologistes «pour couper l’ADN des cellules à un endroit ciblé» dans le cadre d'une technique, nommée CRISPR-Cas9. Elle «consiste à associer à l’enzyme Cas9 un guide (un petit ARN reconnaissant la région du génome à modifier et construit sur le même modèle que celui guidant Cas9 dans les bactéries)» de sorte que l'enzyme Cas9 coupe «l’ADN à l’endroit ciblé, ce qui déclenche sa réparation, soit par recollement des deux bouts séparés, soit par recombinaison avec un fragment d’ADN homologue de synthèse introduit dans la cellule».

Comme «les biologistes savent que le guide peut reconnaître d’autres séquences ressemblant à sa cible», ils «développent des techniques pour limiter ce type d’erreur». L'étude ici présentée vient, cependant, de mettre en évidence une autre difficulté: «la technique CRISPR-Cas9 produit des épissages non souhaités et pas toujours faciles à détecter, aboutissant à des protéines aberrantes».

L'épissage correspond à la procédure de transcription: «habituellement, lorsqu’un gène d’eucaryote est transcrit en ARN messager (l’intermédiaire qui sera traduit en protéine), certains fragments de sa séquence, nommés introns, sont éliminés, tandis que d’autres, les exons, sont conservés». Ce choix ('épissage') «est fondamental, car la protéine produite dépend des fragments conservés» (du fait que des épissages alternatifs sont «utilisés par les eucaryotes pour diversifier la production de protéines ou réguler l’expression de gènes par des petits ARN», le génome humain «avec environ 20000 gènes», peut produire «plusieurs dizaines de milliers de protéines en sus».

Dans l'étude, la technique CRISPR-Cas9 a été utilisée pour «produire, à partir d’une lignée de cellules cancéreuses de souris, deux lignées où un gène était modifié: dans l’une, un nucléotide était éliminé dans un exon du gène; dans l’autre, deux nucléotides de l’exon».

Comme «dans les cellules, les gènes sont lus par triplets de nucléotides» («chaque triplet code un acide aminé, et l’ensemble des acides aminés ainsi produits à partir d’un gène forme une protéine»), en ne supprimant qu’un ou deux nucléotides «on décale la lecture du gène modifié de telle façon que, le plus souvent, la mutation annule son expression». Cependant, alors que «c'était l’effet recherché ici», dans nombre des cellules des deux lignées, ces mutations, «au lieu d’annuler l’expression du gène», ont entraîné «la suppression du seul exon modifié (et la production d’une protéine tronquée)».

En outre, «en mutant de même un exon codant une autre protéine, la β-caténine», il est apparu «que non seulement cet exon était fréquemment supprimé», mais aussi que «la protéine produite était toujours fonctionnelle» à «un mauvais endroit dans la cellule» et que «des exons voisins de celui muté étaient aussi touchés»: en d'autres mots, «un gène muté afin qu’il ne soit plus exprimé peut produire une protéine active aux fonctions perturbées».

Du fait que «ces petites mutations pourraient introduire fortuitement des éléments qui étiquettent l’exon comme devant être omis, ou au contraire perturber la signalétique qui favorise son épissage», en attendant d’en apprendre plus, la recherche «des omissions involontaires d’exons va devoir faire partie des contrôles indispensables lors de l’utilisation de CRISPR».