La science en train de se faire. Une nouvelle méthode pour la modification génique : NgAgo ? Réplication contestée et controverse

Une nouvelle méthode pour la modification génique :  NgAgo ? Réplication contestée et controverse : la science en train de se faire

Cyranoski, D. (2016) dans Nature News (ici) rapporte qu’une nouvelle méthode de modification génique a  été publiée, ses conclusions contestées par plusieurs chercheurs qui ne parvenaient pas à les répliquer, qu’ils ont publié une article interprétant autrement les résultats (blocage et non modification du gène ?).
Cet exemple révèle le débat scientifique en action, et fournit une opportunité de montrer la science comme un processus où les savoirs sont validés par le débat et la confrontation expérimentale. Discuter les limites et les forces de ce processus avec un cas concret plutôt que des idéologies pro ou antiscience forme peut-être mieux les futurs citoyens contre les dérives populistes… Le prof de bio-éthique A.  Mauron dit que  « Faire porter un regard critique sur les connaissances et les méthodes scientifiques fait partie intégrante de la démarche scientifique elle-même. » mais que « le déni de science alimente un paradoxe politique: souvent inspiré par un populisme anti-élites, il contribue en fait à priver le citoyen et le politique de moyens d’agir vraiment sur la réalité. »

Nous présenterons quelques éléments du débat, le mettrons en perspective en tant qu’exemple de construction de connaissance scientifique, en évoquerons quelques prolongements en classe et suggérerons quelques pistes pédagogiques. Les étapes du débat et l’accès aux articles où il fait rage sont reportés en bas de cette publication – pour permettre au lecteur de juger par lui-même (Tremplin vers…) .

Un chercheur publie une méthode (NgAgo) qui dépasserait CRISPR/Cas9


Fig 1:  Han, C. présente une technique de modification génique prometteuse basée sur l’enzyme NgAgo   [img]. Source : Cyranoski, D. (2016).

Il y a six mois, des chercheurs chinois ont publié (Han, C. Nature Biotech. (2016) ici) une technique employant une enzyme appelée NgAgo qui pourrait être utilisée pour éditer des gènes de mammifères – et déclare qu’elle pourrait être plus précise et plus polyvalente que la très fameuse technique CRISPR-Cas9.
 » Similar to Cas9, endonucleases from the Argonaute protein family also use oligonucleotides as guides to degrade invasive genomes. Here we report that the Natronobacterium gregoryi Argonaute (NgAgo) is a DNA-guided endonuclease suitable for genome editing in human cells. » (Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles…).

La controverse met à l’épreuve ses affirmations…

Peu après d’autres scientifiques se sont plaints sur les réseaux sociaux et dans des publications qu’ils ne parvenaient pas à reproduire l’expérience. Et demandaient des précisions sur les méthodes ou mettaient en doute les conclusions.

Fig 2: La protéine Argonaute (model 3-D) sont une des alternatives potentielles au système CRISPR–Cas9 d’édition de gènes. [img] Source : Nature News ici .

Par articles interposés la controverse porte sur la difficulté à répliquer ces résultats ou leur interprétation

Un article publié dans Protein & Cell, avec 20 auteurs, (Burgess, S. et al.2016 ici) rapporte plusieurs tentatives infructueuses de réplication de l’expérience originale – et un autre, publié dans Cell Research (Qi, J. et al., 2016 ici), suggère que NgAgo pourrait en fait bloquer, mais pas modifier les gènes chez des embryons de poissons zèbres (Danio rerio). (Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles…).

Fig 3: Des embryons modifiés pour vérifier la technique NgAgo sont bien modifés « façon cyclope » mais les chercheurs sont sceptiques blocage ou modification de gènes… [img]. Source : Steve Gschmeissner/Science Photo Library

Han et al. maintiennent leurs conclusions

Han Chunyu, à l’Université des sciences et technologies de Hebei à Shijiazhuang et auteur principal de l’article original sur NgAgo, maintient les affirmations de son équipe et argument que l’article de Nature Biotechnology (Lee, S-H. et al. 2016) «nous fournit quelques indices sur les raisons pour lesquelles d’autres ont des problèmes « . Il espère présenter un document expliquant pourquoi d’autres ont des difficultés d’ici la fin de l’année.

Han Chunyu, a biologist at Hebei University of Science and Technology in Shijiazhuang and the lead author on the original NgAgo paper, says that he stands by his team’s original claims, and that the latest Nature Biotechnology report « provides us some clues as to why others are having problems ». He says that he hopes to submit a scientific paper explaining why others are having difficulty by the end of the year. Cyranoski, D. (2016). Nature News (ici)

Les articles et un commentaire issus de Cyranoski, D. (2016). Nature News (ici) sont reportés plus bas : Pour approfondir les savoirs scientifiques sur NgAgo et observer le débat scientifique en action

La controverse scientifique soumet les idées à épreuve du feu… et est un assez bon gage de solidité des savoirs scientifiques.

Cet exemple montre bien comment le débat qui construit et valide les idées scientifiques se fait par revues scientifiques interposées. Et comment le critère de validation est la confrontation expérimentale.

Cette part essentielle de la validation scientifique est souvent perdue dans les pratiques scolaires, où souvent elle est résumée à l’expérience seule qui validerait les savoirs scientifiques, et de manière linéaire. C’est le fameux résumé du processus de la science à OHERIC (Observation, Hypothèses, Expérimentation, Résultats, Interprétation, Conclusion) qu’André Giordan (1987) a bien montré être une illusion cf. Des illusions à l’épistémologie de l’investigation.
Et cf. Bio-tremplins 25 novembre 2007 ….démarche scientifique ?)
 » OHERIC ne répond plus ; … ce schéma prétendument dérivé de C. Bernard s’est vite avéré n’être qu’un schéma reconstruit, [...] et sans grande valeur formative, puisqu’il ne correspond ni à des procédures que peuvent suivre les élèves, ni au fonctionnement réel de l’activité scientifique. » (Astolfi, J. -P. in Faure-Vialle, B. 1999).
Le rôle central de l’argumentation – essentiel dans la production des savoirs scientifiques – n’est pas suffisamment représenté dans les pratiques de l’enseignement des sciences : Plusieurs chrecheurs l’ont montré – notamment  Osborne, J. (2010) dans la revue Science

Résumer l’enseignement des sciences à ses conclusions n’est pas apprendre à faire de la science ( Kuhn, T. S. (1972) c’est réduire les savoirs scientifiques à  des croyances comme les autres et perdre la force et la spécificité que ce processus de validation par le débat et la confrontation expérimentale donne.

Mais on sait bien qu’il y a des fraudes, des lobbys et que l’autorité des chercheurs bien installés étouffe les nouvelles idées … ?!

La science est pratiquée par des humains et elle n’est pas à l’abri des influences sociétales, des valeurs, des courants d’idée, des ego des chercheurs et des influences de leur autorité, les science studies ( Latour, B., & Gille, D., 2001) l’ont bien montré. Cependant le fait que les tricheurs aient été débusqués, qu’on ait pu révéler ces malversations, peut aussi être vu comme un indice qu’en général le processus de la science finit par avancer malgré les turpitudes humaines : On a fini par se rendre compte que la terre tourne autour du soleil…  On a bien fini par débusquer les chercheurs qui manipulaient les données ou les inventaient.

Disclosure : transparence exigée des scientifiques … qu’on aimerait voir dans la politique et les médias

Les revues scientifiques exigent depuis plusieurs années un Conflict of interest statement: où les auteurs sont obligés de déclarer leurs conflits d’intérêtstels que les liens avec l’économie. Par exemple les auteurs de cet article sont impliqués dans une spinoff qui va vendre une technologie discutée dans l’article ( réduire les douleurs en activant certaines zones du cerveau (rACC).

  • deCharms, R. C., et al. (2005). Control over brain activation and pain learned by using real-time functional MRI. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102(51), 18626‑18631. https://doi.org/10.1073/pnas.0505210102

Tout en bas on trouve le Conflict of interest statement: où les auteurs sont obligés de déclarer leurs conflits d’intérêts.  On y lit notamment

Omneuron Inc., a venture developing rtfMRI. C. deCharms has an ownership interest in this venture with pending patents on rtfMRI-based training methods and has initiated further ongoing clinical trials of this approach. Other authors do not have competing interests to disclose.

On aimerait que les politiciens et les médias soient toujours aussi transparents sur leurs liens avec l’économie ou les lobbys…

Parce que le processus de la science est imparfait, faut-il renoncer à équiper les élève de compétences cruciales pour comprendre leur monde, contribuer à leurs décisions citoyennes et personnelles ?

Il faut bien distinguer la pratique de la science (humaine, imparfaite, récrite dans les publications) des compétences scientifiques qu’on cherche  à développer chez les élèves (Cf. Bio-Tremplins 14 janvier 2015 Enseigner une démarche scientifique qui n’est pas ce que pratiquent vraiment les chercheurs ? .

Le scepticisme propre à la science prend parfois des allures de déni de la raison et de dénigrement de la science … par les populistes ?

Dans le cadre de l’élection de Trump et des populismes, Nathaniel Comfort, (Professeur au Department d’History de la Medicine,  à la Johns Hopkins University, Baltimore, USA)  l’explique en partie par un effet de balancier : le public (et les médias- rajouterais-je) est passé d’une adhésion sans critique à « la science » à une mise en doute fondamentale des approches rationnelles : (Les mises en gras sont de nous)

« The history of science, broadly construed, must shoulder some of the blame. Perhaps the central insight of my field in the past 40 years is that facts are socially constructed. Truth has a social history. But even the most extreme social constructionists still value expertise; they are not the ones trying to destroy the fabric of reality. This subtlety has been lost on the wider public, and to some extent on scientists. The rift between the arts and sciences — the pillars of the university — now threatens all who value reason. «  What scientists should focus on — and fear — under Trump. (2016). Nature. https://doi.org/10.1038/nature.2016.20974

Rejeter la science parce qu’elle s’oblige à exposer et débattre de ses limites ou parce qu’elle ne produit pas de vérités définitives c’est faire le lit des populismes

Ce déni de la raison est appelé Dénialisme par le Prof A. Mauron qui avait bien montré la menace sur la démocratie que représentent cet éloge de l’ignorance dans sa leçon d’adieu «Les idéologies antiscience aujourd’hui: un défi bioéthique et biopolitique»


  • « Faire porter un regard critique sur les connaissances et les méthodes scientifiques fait partie intégrante de la démarche scientifique elle-même. Par contre, le « dénisme antiscience » est fondamentalement différent. Il s’agit d’un déni systématique des certains acquis de la science reposant sur des choix idéologiques ou des intérêts particuliers et non sur un examen critique compétent des acquis en question. Ce phénomène n’est pas nouveau en soi, mais il a pris une importance accrue dans le monde contemporain. Un certain nombre de controverses actuelles mettant en jeu ce déni seront analysées, ainsi que leurs implications sociétales plus larges. En effet, le déni de science alimente un paradoxe politique: souvent inspiré par un populisme anti-élites, il contribue en fait à priver le citoyen et le politique de moyens d’agir vraiment sur la réalité. » Prof. Alexandre MAURON Ecouter sa conférence (Mediaserver UNiGE) [46:45] 879

Quelle place en classe pour ce débat ?

Débattre des idées,  confronter les modèles avec pour critère la capacité de ces modèles à  expliquer les données dans leur domaine de validité, et pour certains problèmes est sans doute une compétence importante pour nos élèves (PER : participer aux décisions citoyennes).
Mais il faut reconnaitre que les enseignants formés comme moi il y a pas mal d’années … n’ont pas reçu dans leur études de sciences l’habitude de mener des débats. Les débats tels que les médias les proposent ne conduisent généralement pas à améliorer les connaissances des élèves.

Les conflits d’idées conduisent à des apprentissage lorsqu’ils visent à trouver les meilleures idées, pas à écraser l’adversaire (Résolution épistémique et non relationelle du conflit). Cf par exemple Bio-Tremplins du 21 avril 2012  : Comment débattre des questions vives science-société en classe ?
Une stratégie à l’efficacité démontrée est la controverse constructive Johnson, D. W., & Johnson, R. T. (2009)

Buchs, C., et al. (2004). proposent des manières concrètes de mettre en oeuvre en classe ce type d’approches.

Valeurs, Vérités ou modèles ?

Si ce débat est escamoté en classe c’est pour de nombreuses raisons, peut-être à cause des attentes de vérités simples à apprendre de la part des élèves et des parents, de la recherche de facilité et d’ »objectivité » dans l’évaluation, de la pression institutionnelle pour éviter les contestations,…
La difficulté peut se résoudre – en partie au moins – si on focalise l’enseignement non plus sur des vérités – des conclusions qui peuvent changer avec de nouvelles données et de nouvelles techniques -  mais plutôt sur la capacité à appliquer des modèles scientifiques (cf.   S’agit-il de croire en l’évolution ou savoir utiliser des modèles de l’évolution ?).

D’ailleurs c’est bien des compétences et des modèles pour affronter la complexité que les plans d’études exigent. Par exemple  le Plan d’Etude Romand PER (CIIP, 2011) mentionne notamment :

  • « d’identifier des questions, de développer progressivement la capacité de problématiser des situations, de mobiliser des outils et des démarches, de tirer des conclusions fondées sur des faits, notamment en vue de comprendre le monde naturel et de prendre des décisions à son propos, ainsi que de comprendre les changements qui sont apportés par l’activité humaine ;
  • de se montrer capable d’évaluer des faits, de faire la distinction entre théories et observations, et d’estimer le degré de confiance que l’on peut avoir dans les explications proposées. »

Refléter en classe le débat qui construit la science ?

Sans doute que les manières de faire vivre ce débat dans les classes varieront selon les degrés, les filières, les disciplines scientifiques et les affinités des enseignants.

La vulgarisation escamote en général ce débat, mais il est possible d’accéder aux lieux où ce débat se fait en remontant à la source : les news des revues comme Nature et Science sont aisément accessibles et permettent de sentir la fraîcheur de la science en train de se faire.  Attention toutefois : les News, c’est une première forme de vulgarisation… le sensationnalisme y fait son apparition. Prenez les comme des Tremplins vers ces débats…

Vous y trouverez en ce moment par exemple : une décision (GB) sur les bébés à trois parents, des algorithmes pour produire des anticorps contre le cancer, l’étude du populisme ne suffit plus, les révélations de l’ADN sur les esclaves libérés du St Helen, le séquençage de l’hippocampe (ici) etc. (Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles…)


Pour approfondir les savoirs scientifiques sur NgAgo et observer le débat scientifique en action

La news originale dans Nature originale est ici :

Et propose les articles d’origine avec un commentaire.

References

  1. Gao, F., Shen, X. Z., Jiang, F., Wu, Y. & Han, C. Nature Biotech. 34, 768–773 (2016).Article
    • Six months ago, Chinese researchers reported that an enzyme called NgAgo could be used to edit mammalian genes — and that it might be more accurate and more versatile than the popular CRISPR–Cas9 gene-editing technique1in article
    • Nature Biotechnology, which published the first NgAgo paper1, has also published a report of three failed attempts to replicate the original experiment4 and an ‘expression of concern‘ to accompany the original paper… in article
    • But critics say Liu’s paper is further evidence that the claims in the original NgAgo paper1 don’t stand up… in article
  2. Burgess, S. et al. Protein Cell http://dx.doi.org/10.1007/s13238-016-0343-9 (2016).
    • Now, a paper with 20 authors, published in Protein & Cell2, lists multiple attempts that failed to replicate the original experiment — and another, published in Cell Research3, suggests that NgAgo may only block, but not edit, genes when it is injected into zebrafish (Danio rerio) embryos in article
    • The 20 authors of the Protein & Cell paper2 describe how they attempted without success to use NgAgo to edit a variety of genomes… in article
    • Last week, in response to the NgAgo papers in Protein & Cell2 and Cell Research3, a spokesperson for Nature Biotechnology said that it had been contacted by a number of individuals and groups critical of Han’s NgAgo paper, and that it had considered or was considering them carefully, alongside any published critiques of the research… in article
  3. Qi, J. et al. Cell Res. http://dx.doi.org/10.1038/cr.2016.134 (2016).
    • Now, a paper with 20 authors, published in Protein & Cell2, lists multiple attempts that failed to replicate the original experiment — and another, published in Cell Research3, suggests that NgAgo may only block, but not edit, genes when it is injected into zebrafish (Danio rerio) embryos in article
    • In the Cell Research paper3, researchers report an attempt to use NgAgo to edit a gene thought to be related to eye development in zebrafish embryos… in article
    • Last week, in response to the NgAgo papers in Protein & Cell2 and Cell Research3, a spokesperson for Nature Biotechnology said that it had been contacted by a number of individuals and groups critical of Han’s NgAgo paper, and that it had considered or was considering them carefully, alongside any published critiques of the research… in article
  4. Lee, S-H. et al. Nature Biotechnol. http://dx.doi.org/10.1038/nbt.3753 (2016).
    • Nature Biotechnology, which published the first NgAgo paper1, has also published a report of three failed attempts to replicate the original experiment4 and an ‘expression of concern‘ to accompany the original paper… in article
    • The failed replications described in Nature Biotechnology4 were carried out by three more groups; all also used genetic materials provided by Han, targeted the same genes and applied the technique to human cells in article

Références

  • Buchs, C., Filisetti, L., Butera, F., & Quiamzade, A. (2004). Comment l’enseignant peut-il organiser le travail de groupe? In E. Gentaz & P. Dessus (Eds.), Comprendre les apprentissages. Sciences cognitives et éducation (pp. 169-183). Paris: Dunod. Extraits intranet.pdf Faure-Vialle, B. (2001). L‘Expérimentation Assistée par Ordinateur dans l’enseignement des sciences de la vie au lycée. Aide et obstacle à la rénovation de l’approche expérimentale. Doctorat, Université de la Réunion, La réunion.
  • Johnson, D. W., & Johnson, R. T. (2009). Energizing learning: The instructional power of conflict. Educational Researcher, 38(1), 37.
  • Giordan, A., & De Vecchi, G. (1987). Les origines du savoir: des conceptions des apprenants aux concepts scientifiques: Delachaux et Niestlé.
  • Kuhn, T. S. (1972). La structure des révolutions scientifiques. Paris: Flammarion.
  • Latour, B., & Gille, D. (2001). L’espoir de Pandore: pour une version réaliste de l’activité scientifique: La Découverte, Paris.
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