L'édition de gènes CRISPR est-elle l'avenir du cannabis?

Bien que la propagation par boutures ou clones soit une pratique ancienne et efficace pour générer des cultures, ce n'est pas la norme dans l'industrie agricole. Au lieu de cela, les agriculteurs utilisent des semences stables ou des semences qui poussent de manière prévisible et uniforme. De nombreux producteurs sont intéressés par le développement de graines similaires pour le chanvre et le cannabis médical ; cependant, le processus peut nécessiter l'utilisation d'une technologie connue sous le nom de CRISPR/Cas9.

Pour ceux qui ne sont pas familiers, CRISPR est un outil d'édition de gènes qui permet de modifier l'ADN, en contrôlant les attributs exprimés par l'organisme. Quoi qu'il en soit, quel que soit l'organisme modifié, la capacité de rendre l'ADN cohérent entre plusieurs organismes ou graines permet une uniformité génétique sans clonage.

En bref, au lieu de devoir supprimer une sélection d'un hôte, puis de créer une nouvelle plante de cannabis à partir de celle-ci, la technologie CRISPR permet d'obtenir des plantes uniformes. L'avantage ici vient du fait que la génétique des boutures de cannabis traditionnelles varie tout au long du cycle de vie de la mère. Au fur et à mesure que la plante mère vieillit, les boutures qu'elle produit ne seront pas uniformes. Celles prises au début de leur cycle de vie seront nettement différentes de celles prises à la fin.

De plus, les cultivateurs consacrent environ 20 % de leur espace de culture de cannabis disponible à la production de clones. Parmi ces boutures, la variation entre elles peut être dramatique. Pour les producteurs de chanvre, par exemple, où les limites de teneur en THC sont loin d'être clémentes, les variations de tétrahydrocannabinol entre les boutures peuvent ruiner toute votre récolte. Ainsi, pour économiser de l'espace, obtenir des rendements constants et rester dans les limites légales, la technologie CRISPR pourrait être la voie de l'avenir pour l'industrie du cannabis.

Qu'est-ce que la technique d'édition de gènes CRISPR/Cas9?

La technique CRISPR (acronyme en anglais de « Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats », ou Grouped and Regularly Spaced Short Palindromic Repeats) a été développée en 2012 par la chercheuse française Emmanuelle Charpentier et l'américaine Jennifer A. Doudna. CRISPR a provoqué une telle révolution dans le monde du génie génétique et pourrait avoir un tel impact dans les domaines scientifiques et sociaux qu'elles ont toutes
deux reçu le prix Nobel de chimie en 2020.

C'est une technique d'édition génétique très précise qui est capable de couper les séquences d'ADN qui composent les gènes. De cette manière, les gènes qui déterminent les caractéristiques de la plante de cannabis (comme la couleur des feuilles, la synthèse de THC ou de CBD, etc.) peuvent être modifiés ou complètement éliminés. Le résultat; une plante de cannabis conçue sur mesure avec une extrême précision.

Ce mécanisme efficace, même s'il en a l'air, n'est pas né dans un laboratoire. CRISPR est un mécanisme de défense bactérien capable de reconnaître des séquences d'ADN viral et de les couper pour détruire l'agent infectieux. Il s'agit donc de ciseaux moléculaires que ce duo de scientifiques a réussi à mettre au point pour qu'ils puissent être utilisés sur n'importe quelle cellule bactérienne, animale ou végétale.

Cette technique représente un pas de géant dans l'édition génétique et dans l'industrie agro-alimentaire, un secteur où les transgéniques frappent fort depuis quelques décennies et qui est toujours à la recherche des variétés les plus performantes. Cependant, les plantes modifiées avec cette technique ne sont pas des plantes transgéniques. En effet, CRISPR n'incorpore pas d'ADN étranger, mais le matériel génétique est modifié sans qu'il soit nécessaire d'ajouter des gènes d'autres espèces ou organismes.

Comment fonctionne CRISPR/Cas9?

Ces ciseaux moléculaires, même si cela peut sembler incroyable, agissent d'une manière simple et efficace qui permet de modifier les gènes avec une grande précision. Les étapes sont les suivantes :

1. Sélectionnez le gène que vous souhaitez modifier: les gènes sont constitués de brins d'ADN qui contiennent leur information génétique et déterminent leurs fonctions.
2. Développer une séquence d'ARN complémentaire à l'ADN de ce gène: cette chaîne d'ARN est ce qui constitue la molécule CRISPR, et elle va pouvoir se lier complémentairement à l'ADN du gène, comme deux fermetures éclair qui s'emboîtent parfaitement.
3. Séquence de gène sélectionnée en tranche: CRISPR a des ciseaux Cas9 sur le dos. Cette molécule est capable de couper la séquence d'ADN que CRISPR a sélectionnée par complémentarité. Alors que CRISPR sert de guide pour indiquer l'endroit dans la chaîne d'ADN, Cas9 coupe précisément la séquence sélectionnée.
4. Introduire l'ADN souhaité: une fois le gène ou une partie de celui-ci coupé, l'ADN qui remplira la mission pour laquelle il a été synthétiquement conçu peut être introduit. Le gène peut également être supprimé pour faire taire sa fonction.

Dans l'ensemble, c'est une technique très précise qui peut introduire de nombreux changements dans la plante de cannabis à une vitesse vertigineuse. Mais…que peut représenter CRISPR pour l'industrie du cannabis?

Améliorations génétiques du cannabis avec CRISPR/Cas9

Cette technique de modification génétique peut générer de nombreux avantages dans le secteur de la marijuana. Parmi eux, l'uniformité des récoltes et un rendement plus élevé de la culture, mais ce ne sont là que quelques-unes des applications de cette technique innovante :

• Un meilleur contrôle du ratio THC/CBD dans les cultures de chanvre, où une concentration trop élevée de THC due à des variations génétiques peut entraîner des pertes importantes en raison des restrictions légales qui réglementent les niveaux de ce cannabinoïde psychoactif.
• Augmenter la production de THC dans les plantes, soit en augmentant la production de ce cannabinoïde dans les trichomes de la plante, soit en les faisant produire également dans d'autres parties de la plante, pour générer une production massive.
• Augmentation de la production de cannabinoïdes rares ou minoritaires qui ont un grand potentiel pharmaceutique.
• Plus de production de biomasse.
• Plus de résistance aux maladies et aux facteurs environnementaux.
• Augmentation des trichomes.
• Modifications du profil terpénique.

Avec toutes ces possibilités à l'horizon, il n'est pas surprenant que les géants de l'industrie du cannabis se préparent déjà pour participer à la course à l'obtention de nouvelles variétés génétiquement modifiées. Ci-dessous, nous en présentons quelques-uns et sur quoi ils travaillent actuellement.

Entreprises de cannabis qui utilisent déjà CRISPR/Cas9 pour obtenir de nouvelles variétés

Ebbu est une petite entreprise américaine basée dans le Colorado. Cette société avait consacré ses ressources au développement de l'une des premières techniques CRISPR/Cas9 pour éditer spécifiquement la plante de cannabis. L'invention a tellement attiré l'attention de l'industrie qu'en 2018, le géant canadien Canopy Growth a dépensé plus de 300 millions d'euros pour racheter l'entreprise, s'emparant de ses recherches et de ses bénéfices futurs.

Jusqu'à présent, Ebbu a breveté plusieurs méthodes de synthèse de cannabinoïdes. Il utilise la technique CRISPR pour éliminer les enzymes qui font partie de la production de THC de ces plantes, les faisant produire uniquement du CBD, le cannabinoïde non psychoactif du cannabis. Avec cette technique, ils ont également réussi à produire des variétés riches en CBG, un cannabinoïde au grand potentiel thérapeutique. Bien qu'il existe déjà sur le marché des variétés à forte teneur en CBD et CBG, le processus réalisé avec CRISPR est bien plus rapide et efficace que la méthode traditionnelle de sélection et de 'breeding' qui prévaut actuellement dans l'industrie du cannabis.

L'utilisation des capacités d'édition du génome pourrait développer des plantes présentant des caractéristiques agronomiques améliorées, ce qui rendrait la culture du cannabis plus abordable et durable.

Une culture de cannabis CBG à haut rendement est un exemple de quelque chose qui peut résoudre les goulots d'étranglement dans l'industrie du cannabis. Les cannabinoïdes spécifiques sont difficiles à obtenir, car ils ne sont pas toujours disponibles en grande quantité. Grâce à l'édition de gènes, encourager des rendements plus élevés de ces composés peut résoudre le problème.

Ebbu explique ce processus en le comparant au trafic. En fermant certaines voies de circulation, la plante de cannabis détournerait les composés ailleurs, entraînant la création de différentes substances. Par exemple, en réduisant la production de composés nécessaires pour créer du THC ou du CBD, d'autres cannabinoïdes deviendront plus importants dans la plante en raison de la disponibilité de nouveaux matériaux pour leur formation.

CanBreed est une autre entreprise qui a sauté sur le train à grande vitesse d'édition de gènes CRISPR. Grâce à elle, il a réussi à développer des semences hybrides de première génération (F1) à haute stabilité génétique. En effet, grâce à cette technique, les descendants sont déjà obtenus avec les traits souhaités la première fois. Tous les gènes indésirables, tels que la production de THC, ont été éliminés et une uniformité génétique sans précédent a été atteinte.

Avec les techniques traditionnelles d'élevage et de sélection, plusieurs générations sont souvent nécessaires pour assurer des niveaux élevés de stabilité et d'homogénéité. Malgré cela, et malgré les normes de qualité élevées offertes par les banques de semences les plus réputées du marché, de nombreux producteurs préfèrent s'assurer que leurs cultures seront toujours les mêmes grâce aux boutures. Avec les variétés éditées par CRISPR, les cultivateurs n'auraient plus à préserver un certain phénotype à travers une plante mère, puisque leurs plantes de cannabis sont toutes les mêmes et qu'aucune n'est meilleure qu'une autre ; ils sont tous aussi efficaces, le rêve d'un cultivateur.

À l'heure actuelle, CanBreed propose déjà des graines de chanvre sans THC et une plus grande résistance aux champignons, une révolution sur le marché qui les a amenés à s'étendre de leur Israël natal à San Diego, en Californie. Il semble que l'activité d'édition de gènes porte rapidement ses fruits pour ceux qui osent investir dans son développement, mais... est-ce l'avenir du cannabis ?

L'avenir du cannabis génétiquement modifié

Il faut garder à l'esprit que la technologie CRISPR n'est disponible dans le commerce que depuis 2012, il faudra donc un certain temps pour que toutes ses implémentations arrivent sur le marché. Cependant, le potentiel d'innovation et de stabilisation de la génétique du cannabis grâce à cette technologie est passionnant.

Sans standardisation et réglementation, l'industrie du cannabis ne peut pas être sérieuse. Par conséquent, la législation doit de plus en plus comprendre les risques et les besoins de preuve d'un secteur en plein essor. Le suivi et la traçabilité de la graine à la vente est une innovation importante. Cependant, cette même technologie combinée à des graines stables ou au cannabis CRISPR pourrait changer la donne. Au lieu de représenter une option d'entreprise maléfique, cette technologie pourrait être ce qui fait du cannabis une alternative pharmaceutique cohérente, abordable et puissante.

Mais, malgré les bénéfices que cette technique innovante peut générer, ce ne sont pas toutes de bonnes nouvelles pour les entreprises qui décident de miser dessus. L'écrivain et philosophe britannique Aldous Huxley a déjà soulevé cette question près d'un siècle avant que les ciseaux CRISPR ne sortent des bactéries pour révolutionner le marché du cannabis: un monde génétiquement parfait est-il un monde heureux?

Il existe encore de nombreux cultivateurs de cannabis qui ne voient pas les cultures génétiquement modifiées avec de bons yeux et qui préfèrent consommer de la marijuana biologique et la culture traditionnelle. En revanche, si l'industrie pharmaceutique ne s'oppose pas à la modification génétique pour créer rapidement des variétés sur mesure répondant à des besoins différents, ici la problématique est différente.

Certains experts disent que les cannabinoïdes seuls n'auront pas le même effet thérapeutique que le cannabis médical utilisé aujourd'hui. Cela peut se produire en raison de l'interaction synergique entre ces cannabinoïdes et les centaines de composés de la plante. Cette interaction est appelée «effet d'entourage» et soutient que divers composants de la plante (cannabinoïdes, terpènes, flavonoïdes...) agissent en synergie pour améliorer les propriétés les uns des autres, rendant leurs effets plus importants que ceux du même composant isolé. Cette interaction doit encore faire l'objet d'études approfondies, car elle peut nuire à la production de variétés modifiées à cette fin.

Les graines stables, le cannabis cultivé par CRISPR ou les composés de cannabis cultivés en laboratoire utilisant un bioréacteur sont susceptibles d'être la voie à suivre pour le cannabis pharmaceutique. Mais vous, pensez-vous que c'est l'avenir de l'industrie du cannabis ? Est-ce le début d'un « meilleur des mondes » pour le cannabis ?