Sylvain Moineau, Ph.D.

Département de biochimie, de microbiologie et de bio-informatique Faculté des sciences et de génie, Université Laval
Le chercheur du mois: 
Mar 2017

Une lutte invisible qui détermine le monde

À chaque instant sur notre planète se poursuit une lutte invisible à l’œil nu qui, pourtant, détermine l’ensemble des écosystèmes, et plus précisément la vie telle que nous la connaissons. C’est la bataille entre les bactéries et leurs prédateurs viraux : les bactériophages.

Les bactériophages sont des virus qui n’infectent et ne détruisent que les bactéries. Ces entités biologiques sont les plus nombreuses et les plus diversifiées de la planète, et elles jouent un rôle prépondérant dans le maintien de l’équilibre des écosystèmes.

Les bactériophages peuvent être à la fois nos amis et nos ennemis. Ils sont nos amis lorsqu’ils suppriment des populations bactériennes nuisibles dont les bactéries pathogènes. À cet effet, les phages peuvent avoir des applications industrielles et médicales comme agents de lutte biologique. Cependant, les bactériophages deviennent nos ennemis lorsqu’ils détruisent les bactéries qui jouent un rôle essentiel dans la fermentation des industries alimentaire et biotechnologique. Par exemple, si les phages allaient neutraliser les bactéries utilisées dans la fabrication du fromage, il s’ensuivrait une destruction complète de la production.

Le Dr Sylvain Moineau, titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les bactériophages et professeur à la faculté des sciences et de génie de l’Université Laval, est une sommité mondiale en matière de bactériophages; il est aussi le curateur de la plus vaste collection de virus bactériens. Le Dr Moineau et son équipe travaillent depuis vingt ans à la mise au  point de nouveaux outils visant à réduire de façon significative les problèmes d’infiltration des bactériophages dans les fermentations laitières. Mais aussi, ces chercheurs ont fait de belles avancées en les utilisant comme agents antibactériens dans le domaine de la santé publique et d’une variété d’industries.

« Notre but est d’accroître notre compréhension de la biologie des phages, dit-il. Nous privilégions une approche intégrale qui combine des données de la génomique, du transcriptome et de la protéomique et autres domaines dans le but de cerner les interactions entre les phages et les bactéries. »

Son travail pionnier sur les interactions entre les bactériophages et les bactéries a aussi été essentiel à la découverte et à la compréhension du système CRISPR-Cas, le mécanisme immunitaire bactérien. D’autres scientifiques ont récemment utilisé une partie du système CRISPR-Cas pour mettre au point une puissante technologie d’édition génomique qui est en train de révolutionner la recherche en sciences de la vie.

Parcours initial

Après l’obtention de son baccalauréat en microbiologie (1987), Sylvain Moineau a obtenu sa maîtrise (1990) et son doctorat (1993) en sciences et technologie des aliments à l’Université Laval. Une fois réalisées ses études postdoctorales aux États-Unis, en 1996, il est de retour à son Alma Mater. Et depuis, il est professeur en microbiologie au Département de biochimie, de microbiologie et de bio-informatique, à la faculté des sciences et de génie de l’Université Laval, dans la ville de Québec.

En 2013, il recevait le prix Synergie du CRSNG en reconnaissance de l’efficacité dans le partenariat industrie / université qui a rendu possible la mise au point d’un programme à la fine pointe de la technologie pour réduire l’infiltration des bactériophages et préserver la qualité supérieure et la typicité des fromages Agropur. Ces derniers trois ans, le Dr Moineau a été nommé deux années de suite l’un des scientifiques les plus influent au monde par la compagnie de communications stratégiques Thomson Reuters. En 2016, il était récipiendaire de la médaille Gloire de l’Escolle octroyée par le réseau de l'Association des Alumni de l’Université Laval, et tout récemment, en 2017 du Prix John C. Polanyi du CRSNG pour son travail sur le CRISPR-Cas.

Ouvrir la voie à la modification génomique

Le Dr Moineau et ses collaborateurs ont été les premiers, en 2007, à déterminer le CRISPR-Cas comme système immunitaire qui protège les bactéries contre les bactériophages. Son équipe a été la première à démontrer, en 2010, parmi nombre d’autres choses, que le travail du système CRISPR-Cas consiste à cibler et séparer avec précision l’ADN infectant du bactériophage. Ces découvertes avant-gardistes ont permis l’utilisation du CRISPR-Cas comme outil d’édition génomique et ouvert la voie à une myriade d’applications en sciences de la vie.

« Bien que son nom soit compliqué, la technologie de CRISPR-Cas9 est relativement simple et très efficace pour modifier l’ADN de différents types de cellules », explique le Dr Moineau.

La technologie est faite de deux composantes : la composante CRISPR, (petite molécule d’ARN), qui agit comme un système de géolocalisation (GPS) pour repérer une portion spécifique d’un génome visé; et la composante du Cas9, une protéine qui tranche l’ADN comme un couteau moléculaire. Une fois retranchée de son génome, la cellule va rapidement mettre en action son mode de réparation naturel en fournissant la pièce spécifique de l’ADN capable de corriger une mutation, d’en créer une ou même d’ajouter un nouveau gène.

« Nous savions depuis 1987 que les bactéries portaient dans leurs génomes le système CRISPR-Cas, dit le Dr Moineau, mais ce n’est qu’en 2007 que notre équipe, de concert avec d’autres collaborateurs, ont démontré la fonction biologique du système CRISPR-Cas, qui est en fait un mécanisme de défense contre les éléments génétiques étrangers comme les virus. En 2010, notre laboratoire a pu démontrer que le système CRISPR-Cas divise l’ADN. »

À partir de la découverte du Dr Moineau, des équipes de recherche ailleurs dans le monde ont fait d’autres avancements, y compris la reconnaissance et la division de l’ADN en vue de mettre au point un outil d’édition génomique.

« En tant que nouvelle technologie de modification génomique, le CRISPR-Cas9 est un émissaire dans la biologie et les sciences de la santé, explique le Dr Moineau. Il est porteur de grands espoirs pour améliorer la production végétale et animale, ou même pour soigner des maladies héréditaires. »

« C’est tout de même fabuleux de penser que notre intention était de produire de meilleurs fromages et qu’aujourd’hui, on entrevoit la possibilité de guérir les gens », ajoute-t-il.