La biologie synthétique et l'édition génomique - des approches pour la protection des espèces ?

Le nombre d’espèces animales et végétales qui vivent sur la Terre est estimé à au moins 5 millions. Chaque année, des milliers d’entre elles disparaissent. En Suisse aussi, près de la moitié des espèces étudiées sont considérées comme menacées. Les principales raisons de l’extinction des espèces sont la perte d’habitats et la détérioration de la qualité de ces derniers. Le réchauffement climatique a également une influence avant tout négative, de même que la présence d’espèces invasives. En dépit des efforts nationaux et mondiaux en matière de protection de l’environnement et des espèces, la perte de biodiversité n’a, à ce jour, été enrayée que dans des cas isolés. La question se pose dès lors de savoir si les mesures actuelles de protection des espèces devraient être complétées par des approches entièrement nouvelles, telles que l’édition génomique et la biologie synthétique.

Mammutfunde
Immagine: © Museum für Urgeschichte(n)

Renforcer les espèces menacées

Les espèces à très faible diversité génétique sont particulièrement menacées. Elles souffrent davantage de maladies génétiques ou de fertilité limitée. Le plus souvent, elles s’adaptent moins bien aux changements environnementaux, par exemple à l’évolution du climat ou à de nouvelles maladies infectieuses. On a essayé à plusieurs reprises d’accroître la diversité génétique d’une population menacée. Cela se fait généralement par croisement avec des individus provenant d’autres populations aussi différentes que possible génétiquement.

Le génie génétique, et en particulier l’édition génomique, pourraient en principe être utilisés pour augmenter la diversité génétique ou la résistance d’une espèce. On songe par exemple à rendre des espèces d’amphibiens menacées plus résistantes à des maladies fongiques ou à adapter des espèces de coraux à des températures de l’eau plus élevées.

Enrayer des maladies et la propagation d’espèces invasives

Le forçage génétique, fondé sur l’édition génomique, pourrait également être utilisé pour protéger des espèces menacées. Il permettrait par exemple de lutter contre des moustiques qui véhiculent le paludisme aviaire et, ainsi, mettent en danger à Hawaii des espèces d’oiseaux particulièrement rares. Il pourrait également permettre de réduire ou même d’éliminer des espèces invasives. Tel est le cas notamment de rongeurs qui, en Nouvelle Zélande, chassent des espèces animales indigènes. Jusqu’à présent, ces prédateurs venus de l’extérieur ont été combattus avant tout au moyen de pièges et de poisons ou par la chasse.

Reconstitution d’espèces disparues

Enfin, des projets de recherche ont pour but de reconstituer des espèces qui ont déjà disparu. La colombe voyageuse, un pigeon nord-américain, et le bouquetin des Pyrénées, qui tout deux n’existent plus aujourd’hui, comptent parmi les exemples probablement les plus connus de telles tentatives. D’autres scientifiques veulent créer, pour une espèce éteinte, une « espèce de remplacement » qui assume la fonction écologique perdue. Un exemple marquant est la tentative de créer une nouvelle espèce d’éléphant dotée de propriétés du mammouth laineux et censée occuper son ancien habitat.

Recherche et discussions ne font que commencer

La recherche et le débat concernant le recours aux techniques de biologie moléculaire dans la protection de l’environnement ne font que commencer. La plupart des approches esquissées ici sont pour le moment des réflexions et des concepts théoriques.

Les obstacles techniques sont encore considérables, notamment pour le forçage génétique ou pour la reconstitution d’espèces disparues.

D’autre part, ces approches présupposent un savoir étendu sur l’espèce menacée ou éteinte, en particulier la connaissance détaillée de son génome : les différents gènes et leurs fonctions, leurs variations et leurs effets réciproques ainsi que leurs interactions avec l’environnement. Des données sur l’habitat de l’espèce visée sont aussi nécessaires, de même que sur ses interactions écologiques avec d’autres formes de vie et avec l’environnement.

Avant de procéder à une modification génétique dans une espèce vivant en liberté, il faut d’abord évaluer les impacts positifs et négatifs possibles d’une telle démarche, p.ex.

  • Comment cette modification génétique évoluera-t-elle au cours du temps dans la population ou dans l’espèce considérée ?
  • Peut-elle donner lieu à des croisements avec d’autres espèces ?
  • Quelles conséquences la modification a-t-elle pour d’autres formes de vie et pour l’écosystème ?
  • Quelle est l’ampleur des bénéfices et des risques eu égard à d’autres approches, voire même à la disparition de l’espèce ?

Le recours à la biologie synthétique pour la protection des espèces soulève aussi des questions éthiques et sociales, p.ex.:

  • Que signifient ces nouvelles possibilités pour notre rapport à la nature ?
  • Que voulons-nous protéger au juste ?
  • Nous faut-il autant que possible laisser la nature à elle-même ou devons-nous la façonner, jusqu’à modifier le génome de certaines espèces selon notre propre conception ?

Une collaboration plus étroite entre les spécialistes de la biologie synthétique et de la recherche sur l’environnement et la biodiversité semble particulièrement importante pour aborder ces défis. Voici ce qu’écrivaient, en 2013 déjà, trois scientifiques à ce sujet : «La discussion entre protection de la nature et biologie synthétique doit être menée. Elle devrait se fonder sur des positions qui ne soient ni alarmistes ni triomphalistes. Mais il faut examiner soigneusement quelles règles, mécanismes de contrôle et information du public sont nécessaires pour décider au sujet de l’énorme pouvoir que représente la possibilité de modifier la vie sur la Terre.» (Redford et al., 2013, PLOS Biology; traduit)

Références et informations additionnelles

  • Deplazes et al. (2020) Le forçage génétique : bénéfices, risques et applications possibles. Swiss Academies Factsheets 15 (4) Lien
  • Portail thématique "Focus Biodiversité", Forum Biodiversité Suisse, Académies suisse des sciences naturelles Lien
  • Redford et al. (2013) Synthetic biology and conservation of nature: wicked problems and wicked solutions Lien
  • Thomas et al. (2013) Gene tweaking for conservation. Lien
  • Piaggo et al. (2017) Is it time for synthetic biodiversity conservation? Lien
  • Novak et al. (2018) Advancing a new toolkit for conservation: from science to policy. Lien
  • Johnson et al. (2015) Is there a future for genome-editing technologies in conservation? Lien
  • Taylor and Gemmell (2016) Emerging technologies to conserve biodiversity: further opportunities via genomics. Response to Pimm et al. Lien
  • Revive & Restore. Woolly mammoth revival. Project website. Lien
  • Le pigeon migrateur et le burcado sont deux des espèces disparues faisant l’objet de projets de dé-extinction.
  • Une des applications les plus spectaculaires de la biologie synthétique est la reconstitution envisagée du mammouth laineux. A l’aide de l’édition génomique les scientifiques aimeraient substituer dans des cellules d'éléphants des gènes de mammouth à certains gènes d’éléphant dûment sélectionnés. Il s‘agit par exemple de gènes de la croissance des poils ou de la production des graisses. Une fois que les cellules comportent suffisamment de propriétés du mammouth, elles doivent évoluer, d’abord jusqu’au stade d’embryon, puis jusqu’à celui d’animaux viables.
  • La sous-famille des drépanidinés n'existe qu'à Hawaii, de nombreuses espèces sont menacées d'extinction. Le paludisme aviaire, une maladie transmise par le moustique Culex quinquefasciatus, contribue à menacer ces espèces rares. Une approche possible consiste à contrôler le Culex quinquefasciatus à l'aide du forçage génétique, comme on en discute actuellement pour le paludisme humain.
  • Le pigeon migrateur et le burcado sont deux des espèces disparues faisant l’objet de projets de dé-extinction.Immagine: adaptiert von Thomas Gilbert Pearson (links) und Richard Lydekker (rechts)1/3
  • Une des applications les plus spectaculaires de la biologie synthétique est la reconstitution envisagée du mammouth laineux. A l’aide de l’édition génomique les scientifiques aimeraient substituer dans des cellules d'éléphants des gènes de mammouth à certains gènes d’éléphant dûment sélectionnés. Il s‘agit par exemple de gènes de la croissance des poils ou de la production des graisses. Une fois que les cellules comportent suffisamment de propriétés du mammouth, elles doivent évoluer, d’abord jusqu’au stade d’embryon, puis jusqu’à celui d’animaux viables.Immagine: Flying Puffin (flickr)2/3
  • La sous-famille des drépanidinés n'existe qu'à Hawaii, de nombreuses espèces sont menacées d'extinction. Le paludisme aviaire, une maladie transmise par le moustique Culex quinquefasciatus, contribue à menacer ces espèces rares. Une approche possible consiste à contrôler le Culex quinquefasciatus à l'aide du forçage génétique, comme on en discute actuellement pour le paludisme humain.Immagine: Walter Rothschild (Wikimedia Commons)3/3

Categorie

  • Biologia di sintesi
  • Editing del genoma
  • Tecnologia genetica
Tedesco, Francese