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Taille, forme et structure de la Voie lactée

2019-09-10T08:34:00+02:00

Taille, forme et structure de la Voie lactée

Par Baruch Jacques-Olivier le 31.08.2019

La Voie lactée vue depuis Einsiedl

dans le sud de l'Allemagne, le 12 août 2018

dpa/AFP/Archives - Matthias Balk

Les premières tentatives de description de la Voie lactée remontent au XVIII^e siècle. Il s'agissait, pour les Britanniques Thomas Wright (1750) et William Herschel (1785), d'un ensemble difforme et sans structure, dont le Soleil occupait le centre.

Schéma de la forme de la Voie lactée

basé sur l'observation de milliers d'étoiles.

J. Skowron / OGLE / Astronomical Observatory,

University of Warsaw

La Voie lactée aurait un diamètre de 150 000 années-lumière

Mais en 1918, l'astrophysicien américain Harlow Shapley lance une seconde "révolution copernicienne". Étudiant les amas globulaires, composés de millions de vieilles étoiles, il conclut que ceux-ci se répartissent selon une distribution à peu près sphérique autour d'un disque dont le centre n'est pas le Soleil, mais une région située dans la constellation du Sagittaire.

Dans les années 1950, l'observation radio des nuages de gaz dans lesquels naissent les étoiles montrera qu'ils se distribuent le long de quatre bras principaux enroulés en spirale dans un disque doté d'un bulbe central. Une cinquième branche existe : le bras d'Orion. Il nous importe, car nous sommes situés à sa périphérie. Quant aux dimensions de la Galaxie, elles ont varié selon... les époques et les calculs. Les dernières analyses des régions périphériques indiqueraient un diamètre de 150.000 années-lumière.

Schéma de la forme et

la structure de la Voie lactée

© Mehdi Benyezzar / Sciences et Avenir

Une nouvelle étude livre la cartographie la plus précise de la Voie lactée jamais réalisée. Elle permet ainsi de réaliser pleinement sa forme.

En mesurant la distance entre notre Soleil et des milliers d'étoiles dispersées dans la Voie lactée, une équipe internationale a cartographié notre galaxie avec une précision inégalée jusqu'ici. Leur modèle a permis de se faire une meilleure idée de la forme de la spirale barrée qui la constitue.

Un disque déformé

Leur nouvelle carte en 3D révèle la structure du disque galactique, la région dans laquelle se situent les bras de la spirale. Elle apparaît déformée en forme de tuile apéritive ou de roue voilée. "C'est la première fois que nous pouvons utiliser des objets individuels pour montrer cela en trois dimensions" souligne Przemek Mroz de l'Université de Varsovie, en Pologne. Auparavant, les astronomes se servaient des observations d'autres galaxies en spirale de l'Univers pour déduire la structure de la Voie lactée. Une méthode valable pour définir sa forme générale mais qui ne permettait pas d'établir un modèle détaillé. Grâce à l'observation de 2400 étoiles variables identifiées dans le cadre du projet OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) qui se penche également sur l'étude de la matière noire et la recherche d'exoplanètes, les scientifiques ont pu affiner ce modèle. Ils publient leur étude dans la revue Science.

Moustique tigre : identification

2019-08-03T20:50:19+02:00

Moustique tigre : comment le reconnaître à coup sûr ?

Par Hugo Jalinière le 15.07.2019 Sciences et Avenir

Taille, comportement, couleur ou environnement, certains traits caractéristiques permettent d'identifier cet insecte sans faille.

Taille du moustique Aedes albopictus

Aedes albopictus

L'implantation du moustique-tigre (Aedes albopictus), potentiel vecteur de maladies tropicales comme la dengue, le chikungunya ou zika , se poursuit en France, dont la période de présence sur le territoire métropolitain va de mai à novembre. Et "la propagation est extrêmement rapide", expliquait en 2015 à Sciences et Avenir Rémi Foussadier, responsable de l'entente interdépartementale de démoustication en Rhône-Alpes. L'insecte originaire d'Asie se propage en "sauts de puce" et, "une fois installé, il se diffuse en taches d'huile", précise-t-il.

La surveillance de cette expansion territoriale est un souci constant car la présence de ce moustique en métropole, détectée pour la première fois en 2004, a introduit un risque jusqu'ici inexistant : la possibilité d'une épidémie de chikungunya et/ou de dengue, voire de Zika désormais en France métropolitaine. Une inquiétude qui a poussé les autorités à mettre en place un système permettant à n'importe quel citoyen de signaler en ligne la présence du moustique tigre via le site signalement-moustique.fr. Une méthode qui permet de suivre au plus près sa colonisation du territoire. Mais comment le reconnaître à coup sûr parmi les 67 espèces différentes de moustique répertoriées en France ?

La fiche d'identité d'Aedes albopictus

On entend souvent dire que le moustique tigre est facile à reconnaître en raison de ses rayures caractéristiques. Oui, sauf qu'en réalité l'espèce est si petite — à peine 5 mm — que cette indication n'est pas d'une grande utilité. À moins que celui-ci ait été délicatement tué. Ecrasé, il peut en effet devenir difficile à identifier... Toutefois, si vous parvenez à l'observer immobile, et de près, vous ne pourrez pas passer à côtés de ses couleurs caractéristiques : un corps très noir avec des rayures ou taches blanches, sur les pattes comme sur l'abdomen. Plutôt semblable au zèbre qu'au tigre donc.

© EID Méditerranée / J.-B. FERRE

COMPORTEMENT. Le vol du moustique tigre est relativement lent, ce qui le rend assez facile à écraser. Surtout, il fait partie des espèces qui piquent en journée, avec un pic d'activité au lever du jour et au crépuscule. Une information précieuse pour son identification. En effet, un moustique qui vous tourne autour alors que vous vous couchez (après le coucher du soleil) n'a que d'infimes chances d'appartenir à l'espèce tigre. Sa période d'activité cours de mai à novembre. L’espèce est adaptée à l'environnement humain et se développe préférentiellement dans des environnements péri-urbains, ainsi que dans des zones urbaines très denses. Venu d'Asie, sa "plasticité biologique" lui a permis de coloniser plus de 60 pays dans le monde et il fait désormais partie des 10 espèces les plus invasives.

>> Pour en savoir plus : Le site de l'EID Méditerranée

>> Moustique tigre : ce qu'il faut savoir pour s'en prémunir

Vers un monde sans insectes

2019-05-08T10:15:00+02:00

Vers un monde sans insectes

Par Loïc Chauveau

Cet article est extrait du magazine Sciences et Avenir n°867 (mai 2019).

Avant le rapport de Ipbes, une étude démontrait déjà que 40% des espèces d’insectes sont menacées d’extinction. Or leur rôle est essentiel pour la pollinisation des plantes, la fertilisation des sols et la lutte contre les ravageurs.

Début mai 2019, le rapport de l'Ipbes, la plateforme des experts pour la biodiversité et les écosystèmes, dressait un constat terrifiant de l'état de la biodiversité dans le monde. Plus d'un million d'espèces animales et végétales sont menacées d'extinction. Trois mois plus tôt, une autre étude avait déjà tiré la sonnette d'alarme sur le sort funeste qui attend les insectes, laissant entrevoir une planète qui ne zonzonne pas, ne stridule pas, ne pique pas… et ne serait donc pas viable ! Comme le rappelle Francisco Sanchez-Bayo, chercheur à l'Institut d'agriculture de Sidney (Australie) dans un retentissant article paru en février 2019 dans Biological Conservation. En compilant les résultats de 73 études sur l'évolution des populations d'insectes au cours des dernières décennies, ce scientifique a révélé que 40 % des espèces sont menacées d'extinction. Les ordres des lépidoptères (papillons), des hyménoptères (abeilles) et des coléoptères (scarabées) sont les plus en danger dans les milieux terrestres tandis que les odonates (libellules), les plécoptères (Perles) et trichoptères (Phryganes) et les éphéméroptères se font plus rares dans les écosystèmes des lacs et rivières. Si le résultat a ému l'opinion publique, il n'a étonné aucun des écologues et entomologistes versés sur la question. "Ce n'est qu'une triste confirmation de ce que nous constatons depuis des décennies. Les insectes sont toujours moins nombreux et leurs aires de répartition se réduisent et se fractionnent", tranche Xavier Houard, coordinateur des projets de conservation à l'Office pour les insectes et leur environnement (Opie, France).

Apollon (Parnassius apollo)

Une chute drastique du nombre d'espèces et de la densité d'individus qui les composent

Et l'inventaire effectué par l'étude australienne n'est qu'une triste litanie… Pêle-mêle, les chercheurs notent ainsi qu'aux Pays-Bas, 11 des 20 espèces les plus communes de papillons ont décliné tant en présence qu'en abondance entre 1992 et 2007 ; en Europe centrale, 48 des 60 espèces de bourdons les plus répandues ont diminué en effectif lors des 130 dernières années ; au Royaume-Uni, 49 des 68 espèces de scarabées étudiés sur 11 sites ont vu leur nombre baisser dramatiquement en quinze ans…

En 2017, une équipe anglo-néerlandaise était parvenue à englober tous les ordres d'insectes. En comparant, à vingt-sept ans d'intervalles, les prises effectuées par les mêmes pièges sur les 63 mêmes sites protégés d'Allemagne, les chercheurs ont pu déterminer que la biomasse totale des insectes avait baissé en moyenne de… 76 %. Certes, 71 études sur 73 analysées par Francisco Sanchez-Bayo ont été menées en Europe et aux États-Unis, là où se trouvent la majorité des chercheurs et des fonds nécessaires pour compter ces minuscules animaux. Mais le résultat peut être extrapolé à la Terre entière. "Si on menait le même genre de travail en Afrique, on aurait des résultats encore pires", affirme ainsi Paul-André Calatayud, chercheur à l'Institut pour la recherche et le développement (IRD) et collaborateur du Centre international de physiologie et d'écologie des insectes (Icipe) basé à Nairobi (Kenya).

La Petite Tortue (Aglais urticae)

Les responsables de la chute de biodiversité identifiés

Et cela fait un sacré vide car la biomasse des arthropodes est quatre fois supérieure à celle des vertébrés. Toute cette masse vivante disparaît sans qu'on s'en aperçoive. Pour la rendre plus visible, les entomologistes en appellent aux souvenirs des automobilistes nettoyant autrefois à grand-peine des parebrise maculés l'été par les insectes écrasés. Les coups de raclette sont, hélas ! aujourd'hui beaucoup moins fréquents. En 1993, Jean- Pierre Chambon, chercheur à l'Institut national de la recherche agronomique (Inra), avait eu l'idée de placer des plaques engluées à l'avant de voitures. Un premier groupe de véhicules avait sillonné la région de Fontainebleau (Seine-et-Marne), tandis qu'un autre roulait dans le parc naturel régional des Vosges du Nord (Moselle et Bas-Rhin). Le premier s'était révélé plus "productif" avec une moyenne de 164 insectes écrasés au kilomètre, contre 79 dans les Vosges. Quel serait le résultat aujourd'hui ? "Personne n'a l'argent pour renouveler cette expérience dont le résultat, de toute façon, est connu d'avance", persifle Xavier Houard.

Dans son étude, Francisco Sanchez-Bayo propose une hiérarchie des causes de ce déclin massif : en tête, la perte des habitats favorables du fait de l’agriculture intensive et de l’urbanisation. Puis viennent l’épandage de pesticides et d’engrais chimiques, l’impact des espèces invasives et des pathogènes et - enfin - le réchauffement climatique "qui a peu d’influence car les arthropodes sont à sang froid", rappelle Xavier Houard. Que l’agriculture et l’artificialisation des sols soient les principaux responsables de l’éradication en cours n’étonnera personne. "L’insecte est perçu comme un ennemi par l’humain", déplore Olivier Dangles, directeur de recherche à l’IRD. Avec, à première vue, de bonnes raisons : 25 à 80 % des cultures dans le monde sont englouties par les ravageurs, des pertes qui pourraient nourrir un milliard de personnes. Les seuls insectes invasifs, tel le moustique-tigre, coûtent, chaque année, 62 milliards d’euros, auxquels il faut ajouter 6 milliards d’euros dus aux maladies qu’ils propagent.

Un rôle de fertilisateurs et de lutte contre les ravageurs

"Le problème est que la lutte contre les organismes néfastes a également des conséquences sur leurs prédateurs qui permettent précisément de lutter contre eux", rétorque Olivier Dangles. Les services rendus par les insectes sont en effet bien plus importants que les inconvénients. Les arthropodes sont essentiels pour la pollinisation des plantes à fleurs, qui représentent plus de 80 % de l’alimentation humaine en végétaux. En 2013, l’Inra a ainsi estimé à 153 milliards d’euros le service rendu gratuitement tous les ans par ces pollinisateurs dont, bien sûr, les abeilles domestiques, soit 10 % de la valeur totale de la production alimentaire mondiale. En outre, les collemboles, diptères, bousiers, fourmis, etc. séquestrent le carbone dans le sol et recyclent la matière organique essentielle pour la fertilité des sols. Une étude américaine évalue leur rôle de fertiliseurs et de lutte contre les ravageurs à 50 milliards d’euros annuels. Or, en dépit de la recherche d’insecticides de plus en plus sélectifs, la solution chimique (35 milliards d’euros dépensés dans le monde) continue de les frapper sans discrimination comme le prouve la baisse massive et continue du nombre d’insectes.

Ces constats poussent la recherche à investir dans les solutions dites de biocontrôle. "Plutôt que de diffuser largement un produit qui affecte tout l’écosystème, appuyons-nous plutôt sur le fonctionnement naturel qui veut qu’une espèce ait toujours un prédateur", résume Paul-André Calatayud. Favoriser les auxiliaires des plantes pour repousser les ravageurs est une stratégie qui a connu quelques succès importants. Au début des années 1990, l’introduction en Afrique d’une petite guêpe parasitoïde (Cotesia flavipes) a permis de faire reculer les dommages d’un lépidoptère (Chilo partellus) dont la chenille se nourrit des feuilles du maïs. "En vingt ans, cette guêpe a préservé plus de 160 millions d’euros de revenus au Kenya et sauvé de la faillite 130 000 agriculteurs", raconte Paul-André Calatayud. En France, 100 000 hectares de maïs (sur 2,8 millions consacrés à cette culture) sont traités tous les ans contre la pyrale à l’aide du trichogramme, petit hyménoptère qui pond sur la chenille de ce papillon ravageur.

Toutes ces pistes impliquent une meilleure connaissance des insectes et de leurs interactions avec les plantes et les bactéries. Or, le savoir en la matière reste lacunaire. "Si nous avons pu établir une liste rouge des espèces menacées en France de papillons de jour, de libellules et d’éphémères, c’est parce qu’ils intéressent beaucoup de monde pour leur beauté, reconnaît Florian Kirchner, chargé du programme espèces à la branche française de l’Union internationale de conservation de la nature (UICN). Il est bien plus difficile de connaître l’état des populations et les régions de présence d’ordres entiers plus discrets."L’étude de Francisco Sanchez-Bayo vient opportunément rappeler que le zonzonnement et la stridulation du monde sont en train de s’atténuer pour le plus grand malheur de toutes les autres espèces, dont la nôtre.

Des conséquences sur les oiseaux

Tous les ans, les oiseaux ingurgitent 400 à 500 millions de tonnes d’insectes, a révélé en 2018 une étude de l’université de Bâle (Suisse). C’est plus que ce que consomme en viande et poisson l’humanité entière ! Pas étonnant donc que ces prédateurs subissent les conséquences de la disparition de leurs proies. En mars 2018, le Muséum national d’histoire naturelle (Paris) annonçait ainsi que 30 % des oiseaux des campagnes françaises ont disparu en quinze ans. Avec un tiers d’alouettes des champs, de fauvettes grisettes et de bruants ortolans en moins, c’est un "printemps silencieux" que dénoncent les chercheurs.

Comment la couverture de survie, si fine, peut-elle nous protéger ?

2019-02-16T09:49:00+01:00

Comment la couverture de survie, si fine, peut-elle nous protéger ?

Par Sarah Sermondadaz le 23.11.2018 à 17h33 (Sciences et Avenir)

Qu'est-ce qui fait l'efficacité des couvertures de survie, qui mesurent pourtant moins d'un millimètre d'épaisseur ? Retour sur l'histoire d'un matériau originellement conçu... pour l'espace !

Pourquoi les pompiers nous recouvrent-ils, lors d'une intervention de secours, d'une couverture de survie qui mesure moins d'un millimètre ? Comment fonctionne-t-elle ?.

Place à l'étonnante histoire de la couverture de survie, un matériau à l'origine développée par la Nasa... pour ses équipements spatiaux !

La couverture de survie développée par la Nasa dès 1964

Ce matériau est en fait formé d'une très fine couche de plastique (le plus souvent du polytéréphtalate d'éthylène, abrégé "PET"), ensuite recouvert sur ses deux faces par un revêtement métallique, à l'origine de l'aluminium. L'intérêt : le revêtement métallique réfléchit à 90% le rayonnement infrarouge pour limiter un refroidissement ou à l'inverse un échauffement. Pourquoi bloquer les infrarouges pour éviter les déperditions thermiques ? Rappelons que les objets chauds émettent spontanément du rayonnement, principalement dans le domaine des infrarouges. Cela a été théorisé par plusieurs lois physiques, dites du "corps noir". Le rayonnement n'est toutefois qu'un des trois modes de transfert thermique, avec la conduction à travers le matériau (l'intérêt du PET étant sa faible conductivité thermique), et la convection, liée aux mouvements d'air.

TRANSFERT TECHNOLOGIQUE. Mais cet ingénieux matériau a au départ été conçu... pour l'espace ! En anglais, on les appelle d'ailleurs aussi "space blankets". Dès 1964, l'Agence spatiale américaine (Nasa) planche en effet sur l'isolation des satellites, navettes, ou même combinaisons spatiales, qui doivent être protégées de la lumière du soleil pour éviter la surchauffe, délétère non seulement pour les cosmonautes, mais aussi pour les instruments. La problématique s'est à l'origine posée pour la première station américaine Skylab (depuis désorbitée), qui surchauffait régulièrement à plus de 54°C. Depuis, le matériau a été utilisé sur quasiment toutes les missions spatiales américaines, d'Apollo au télescope James Webb. Mais un jour, un ancien employé de la société sous-traitant sa fabrication pour l'agence américaine a eu l'idée de l'utiliser... en fin de marathon, afin d'éviter l'hypothermie ! La Nasa relate cette longue histoire sur son site web (an anglais).

Deux faces métallisées distinctes pour lutter contre le chaud et le froid

Progressivement, l'usage de ces "couvertures", dites "isothermes" puisqu'elles permettent le maintien du corps à la température de 37°C, s'est étendu à l'armée américaine, aux hôpitaux afin de prévenir l'hypothermie avant ou après une opération, et finalement au secours aux personnes. Aujourd'hui, le principe a même été décliné pour certains sacs de couchage et vêtements techniques. L'épaisseur du matériau varie selon ses usages : quelques centaines de microns pour les applications spatiales, mais à peine plus d'un micron pour une couverture de survie médicale, selon cette fiche technique.

DOUBLE-FACE. Les couvertures de survie actuelles sont revêtues de deux faces métallisées distinctes, respectivement dorée et argentée. Elles répondent à deux fonctions distinctes : le côté argenté, initialement développé par la Nasa, réfléchit 90% du rayonnement infrarouge, tandis que le côté doré absorbe 50% de la chaleur incidente. De ce fait, si on positionne la face dorée vers l'extérieur, on protège la personne de l'humidité et du froid, en retenant sa chaleur corporelle. Si à l'inverse, on la place côté intérieur, on le protège du coup de chaud. Le PET joue de plus le rôle de pare-vapeur, en isolant de l'humidité ambiante, ou à l'inverse en évitant la déshydratation.

Miraculeux puisqu'il permet de sauver des vies, cet étonnant produit doit toutefois être manipulé avec précautions : facilement inflammable, il ne doit jamais être utilisé à l'extérieur en cas d'orage ou près de matières incandescentes... et surtout, il ne faut jamais recouvrir la tête de la victime ou du malade avec, afin de ne pas lui faire risquer un étouffement. Une bonne raison, donc, de laisser faire les pompiers !

La migration serait culturelle chez les ongulés

2018-10-19T16:07:00+02:00

La migration serait culturelle

chez les ongulés

Par Anne-Sophie Tassart (Sciences et Avenir)

le 10/09/2018

Contrairement à d'autres espèces animales, la migration chez les ongulés ne serait pas déclenchée par un mécanisme génétique, mais par l'apprentissage.

Des mouflons canadiens durant une migration

La plupart des migrations, qu'elles soient pratiquées par des insectes, des oiseaux ou des poissons, sont déclenchées par un processus génétique. Les chercheurs soupçonnent depuis longtemps que ce n'est pas le cas chez les ongulés. Une hypothèse validée par des biologistes américains de l'Université du Wyoming dans leur étude parue le 7 septembre 2018 dans la prestigieuse revue Science : la migration - savoir quand et où se déplacer chez ces animaux est un savoir. Il est donc transmis de génération en génération permettant ainsi le maintien des mouvements saisonniers de la harde. "Nos résultats indiquent que l'apprentissage et la transmission culturelle sont les principaux mécanismes par lesquels la migration des ongulés a évolué", indique l'article scientifique.

L'apprentissage peut prendre des dizaines d'années

Les scientifiques se sont basés sur différentes données collectées dans l'ouest américain notamment sur des mouflons canadiens (Ovis canadensis). Ces derniers, à cause de la chasse et des maladies, ont vu leur aire de distribution s'effriter peu à peu. Un programme de réintroduction a permis de récupérer plusieurs mouflons afin de les déplacer dans les régions qu'ils occupaient auparavant. Mais selon les données GPS, moins de 9% des animaux réintroduits se sont mis à migrer par la suite alors que la migration concerne 65 à 100% des animaux composant les hardes non déplacées.

Pourquoi une telle différence entre les deux groupes ? Pour les chercheurs la réponse est simple : les animaux dépaysés ne savent tout simplement pas où aller. Ils ont besoin de temps pour explorer leur environnement et ainsi trouver les endroits où des ressources sont disponibles quand le climat est moins clément. Une fois cet apprentissage effectué, ils peuvent transmettre leur savoir aux plus jeunes. Et cela peut prendre du temps. En effet, en récoltant les données transmises par les colliers GPS de 267 mouflons canadiens et 189 élans, les biologistes ont découvert que les groupes déplacés ont besoin de plusieurs dizaines d'années pour entamer des migrations. Ainsi, les mouflons ont attendu 40 ans avant que 80% de la harde ne migrent quand les élans ont attendu... 90 ans. "Ces résultats indiquent que les ongulés accumulent un certain savoir sur leur lieu de vie au cours du temps et que la transmission culturelle de ce savoir est nécessaire pour que la migration se produise et persiste", conclut dans un communiqué Brett Jesmer, co-auteur de l'étude.

Quand l'homme modifie le paysage

Ces données sont importantes pour la conservation de ces espèces et des ongulés en général notamment car elles soulignent l'importance des couloirs migratoires. "Quand les couloirs migratoires sont détruits (par exemple par la déforestation, NDLR), toutes les connaissances des animaux sur comment faire le trajet sont perdues et ils vont probablement mettre des dizaines d'années ou même un siècle à les réapprendre", note Matthew Kauffman, également co-auteur de l'étude. Pendant cette période, les ongulés peineront à trouver de la nourriture et donc à survivre.

Après l'ADN par CRISPR-Cas9, on sait modifier l'ARN grâce à CRISPR-Cas13

2017-10-25T09:20:00+02:00

Après l'ADN par CRISPR-Cas9, on sait modifier l'ARN grâce à CRISPR-Cas13

Par Camille Gaubert le 25.10.2017 (Sciences et Avenir)

Après l'ADN avec CRISPR-Cas9, c'est l'ARN que les chercheurs savent modifier de façon spécifique grâce à un outil moléculaire basé sur l'enzyme CRISPR-Cas13. C'est le sujet d'une toute nouvelle publication du MIT et du Broad Institute parue mercredi 25 octobre 2017.

On savait déjà modifier l'ADN de façon ciblée, on sait maintenant modifier son produit direct : l'ARN. Le Broad Institute et les scientifiques du MIT de l'équipe de Feng Zheng ont en effet conçu un nouveau système moléculaire pour modifier l'ARN des cellules humaines sans toucher à l'ADN. L'édition de l'ARN, qui peut modifier les produits des gènes sans changer le génome, présente un grand potentiel pour la recherche et la clinique.

2012 : modification de l’ADN par CRISPR-Cas9

L'expression des gènes se fait par une transcription de l'ADN en ARN, qui lui-même est traduit en protéines aux rôles divers. Dans le cas de maladies génétiques, ou pour tester des hypothèses de recherche, il est fondamental pour les chercheurs de pouvoir corriger le gène impliqué ou les produits de ce gène. Deux chercheuses française et américaine avaient ainsi découvert en 2012 l'enzyme d'origine bactérienne CRISPR-Cas9, capable de fixer, couper ou ajouter des gènes, à l'endroit précis de l'ADN que l'on a choisi. Très utilisée depuis dans la recherche, cette découverte avait fait l'effet d'une bombe dans le monde scientifique et valu à leurs auteures de nombreux prix.

2017 : modification de l’ARN à partir de CRISPR-Cas13

Après CRISPR-Cas9, c'est un nouvel outil nommé REPAIR basé sur l'enzyme CRISPR-Cas13 associée à une autre protéine qui secoue aujourd'hui le monde du génie génétique. En effet, REPAIR (pour " RNA Editing for Programmable A to I Replacement ") a la capacité de modifier l'ARN et non l'ADN lui-même. Plusieurs avantages à cette technique la rendent complémentaire de Cas9 :

ÉTHIQUE. Transformer l’ARN permet de ne pas altérer l’ADN et donc ne change pas l'intégrité génétique d'un individu. Cela peut avoir son importance pour l'utilisation sur l'humain.

FLEXIBILITÉ. L’ARN modifié finissant par se dégrader au bout d’un certain temps, les modifications sont temporaires. Ce sera utile pour traiter les maladies causées par des changements transitoires de l'état cellulaire, comme l'inflammation locale.

PRÉCISION. La précision de REPAIR est telle qu’elle peut modifier des lettres (les nucléosides) de la séquence d’ARN visée (équivalentes des ACTG de l’ADN) et spécifiquement transformer les A en I, une inversion connue pour être à l’origine de diverses maladies génétiques humaines comme la maladie de Parkinson ou l’épilepsie focale. Là où CRISPR-Cas9 avait provoqué des mutations indésirables ("off-target") pour lesquelles des solutions avaient été proposées, REPAIR n'en a engendré que très peu.

Un grand potentiel fondamental et clinique

Afin de démontrer le potentiel thérapeutique de REPAIR, l'équipe l'a utilisé avec succès pour corriger la mutation pathogène à l'origine de l'anémie de Fanconi qu'ils ont synthétisée puis introduite dans une cellule. Les auteurs travaillent également sur des outils supplémentaires qui permettraient de modifier d'autres nucléosides de l'ARN que les A en I. " Il y a naturellement énormément de diversité dans ces enzymes ", explique le premier co-auteur de l'étude Jonathan Gootenberg, " Nous cherchons toujours à exploiter le pouvoir de la nature pour mener à bien nos projets ". Feng Zhang, le Broad Institute et le MIT prévoient de partager largement le système REPAIR en le rendant disponible gratuitement pour la recherche académique. " REPAIR propose une nouvelle approche pour traiter les maladies génétiques ou imiter les gènes protecteurs, et établit la modification de l'ARN comme un outil utile pour modifier la fonction génétique ", concluent les auteurs.