La collaboration à Honolulu qui a donné naissance au génie génétique moderne

Tard dans la nuit, autour de sandwichs, en novembre 1972, lors d'un congrès conjoint entre les États-Unis et le Japon consacré aux plasmides à Hawaï, les chercheurs Herbert Boyer et Stanley Cohen ont discuté du moyen de combiner leurs avancées respectives de laboratoire. Boyer, qui travaillait à l'université de Californie à San Francisco, avait analysé une enzyme appelée EcoRI capable de couper l'ADN avec des extrémités cohésives, permettant ainsi aux fragments de se lier à des brins complémentaires sans ajout de réactifs chimiques. Cohen, chercheur en médecine à l'université Stanford, venait de mettre au point une technique permettant aux bactéries d'absorber de l'ADN plasmidique et de générer des clones génétiques identiques. Selon le Science History Institute, c'est au cours de ce repas qu'ils ont convenu de tester la capacité de leurs méthodes à manipuler des gènes plasmidiques.

Combiner le découpage enzymatique et le transport par plasmide

Ce processus collaboratif exigeait le transport régulier de matériel moléculaire entre San Francisco et Palo Alto. Les plasmides isolés dans le laboratoire de Cohen à Stanford voyageaient vers celui de Boyer à l'UCSF pour y être découpés par EcoRI. Les fragments d'ADN obtenus étaient ensuite renvoyés à Stanford, où les chercheurs les réassemblaient et les introduisaient dans la bactérie Escherichia coli afin de les multiplier. Au printemps 1973, l'équipe a obtenu son premier succès marquant grâce à un plasmide nommé pSC101. L'enzyme EcoRI a sectionné pSC101 en un seul endroit, sans détruire sa capacité à s'autoreproduire. Après avoir mélangé le plasmide ouvert avec des fragments d'ADN complémentaires et scellé les coupures moléculaires à l'aide d'une autre enzyme, les chercheurs ont inséré les plasmides hybrides dans des bactéries traitées au chlorure de calcium. Lors de leur culture sur des plaques contenant de la tétracycline, seules les E. coli contenant les plasmides recombinés ont survécu, démontrant ainsi qu'une résistance artificielle aux antibiotiques avait été transmise à une descendance bactérienne identique.

Franchir la barrière des espèces

À la suite de ce premier résultat positif, Boyer et Cohen ont cherché à vérifier si le matériel génétique pouvait franchir les frontières entre les espèces, un exploit jugé impossible jusqu'alors. Ils ont d'abord associé des plasmides conférant une résistance à la tétracycline à d'autres apportant une résistance à la kanamycine. Ils sont ensuite passés aux transferts interspécifiques en greffant un plasmide de la bactérie Staphylococcus sur un plasmide d'E. coli, puis en introduisant cette structure composite dans des E. coli vivantes. La bactérie E. coli a réussi à multiplier le matériel génétique issu d'une espèce bactérienne totalement différente. Poussant l'expérience encore plus loin, l'équipe s'est attaquée à l'insertion de gènes provenant du xénope du Cap, une grenouille sud-africaine, dans E. coli, prouvant que des cellules bactériennes pouvaient répliquer de l'ADN animal étranger aux côtés de leur propre génome.

Du laboratoire à l'insuline recombinée

La capacité de transférer des gènes étrangers dans des bactéries hôtes a immédiatement ouvert des perspectives pour la fabrication de protéines humaines thérapeutiques. En 1976, Boyer a cofondé l'entreprise Genentech aux côtés du capital-risqueur Robert Swanson afin de commercialiser la technologie de l'ADN recombiné. Dès l'automne 1977, Boyer et le chimiste Keiichi Itakura ont réussi à exprimer de la somatostatine — une hormone cérébrale humaine qui régule l'hormone de croissance — à l'intérieur de cellules bactériennes. En 1978, l'équipe de recherche a construit un plasmide portant la séquence génétique de l'insuline humaine. Genentech s'est alors associée à la société pharmaceutique Eli Lilly and Company pour industrialiser la production, ce qui a conduit en 1982 à l'homologation par la Food and Drug Administration de l'Humuline, le tout premier médicament issu de l'ADN recombiné mis sur le marché.

Des trajectoires divergentes entre recherche académique et secteur commercial

Après avoir posé les fondations du génie génétique, les deux collaborateurs ont suivi des parcours professionnels distincts. Boyer s'est consacré aux applications commerciales de la biotechnologie à la direction de Genentech, tandis que Cohen a poursuivi ses travaux de chercheur universitaire à Stanford, explorant les mécanismes fondamentaux de la biologie et de la génétique. Leur rencontre lors du congrès de 1972 a établi les principes fondateurs de l'ADN recombiné, transformant la biologie moléculaire en une industrie qui produit aujourd'hui des traitements humains synthétiques, des outils de diagnostic et des caractéristiques agricoles directement issus de ces premiers transferts de plasmides.

Image de couverture : illustration générée par IA ; ce n’est pas une photographie documentaire.

Source: Herbert W. Boyer and Stanley N. Cohen