Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 28 Le Clonage. B) Le clonage

Please download to get full document.

View again

of 42
502 views
PDF
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Document Description
Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 28 B) Le clonage 1) Qu est-ce qu un clone? Le terme «clone» désigne un objet ou un organisme considéré comme identique à un autre. En biotechnologie,
Document Share
Documents Related
Document Transcript
Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 28 B) Le clonage 1) Qu est-ce qu un clone? Le terme «clone» désigne un objet ou un organisme considéré comme identique à un autre. En biotechnologie, le clonage désigne la reproduction en laboratoire de gènes, cellules ou organismes à partir d'une même entité originale. Par conséquent, il est possible de produire des copies génétiques exactes du gène, de la cellule ou de l'organisme original. Dans le monde végétal, le clonage n'est pas un phénomène sensationnel car les boutures, les greffes, les pousses,... sont toutes des manières de produire des exemplaires d'une même espèce à base d'une seule cellule. Un clonage humain naturel existe aussi depuis le début de l humanité: ce sont les jumeaux monozygotes (appelés vrais jumeaux, qui proviennent du même œuf fécondé qui, après division en deux cellules filles génétiquement identiques, se sont séparées totalement et ont continué leur développement individuellement) Depuis plus de vingt ans, le clonage, ou la reproduction exacte de gènes particuliers et de types individuels de cellules, est une technique employée en biotechnologie afin de produire des médicaments et des vaccins pour traiter les crises cardiaques, des maladies du rein, le diabète, divers cancers, l'hépatite, la sclérose en plaques, la fibrose kystique et d'autres maladies. On nomme ces deux types de clonage : 1. Le clonage moléculaire: On prend des parties de l'adn, qui contiennent des gènes, on les duplique dans un milieu bactérien.. On utilise cette technique en génétique thérapeutique, pour mettre au point des vaccins, des drogues et des tests génétiques. (voir chapitres sur organismes transgéniques et thérapie génique et tests génétiques) 2. Le clonage cellulaire: On fait plusieurs exemplaires de la même cellule pour pouvoir faire des recherches médicales. Il existe deux autres types de clonage possibles, qui nous intéressent plus particulièrement dans ce chapitre. On les appelle clonages reproductifs et ils consistent en un clonage en vue de l obtention d individus et organismes génétiquement identiques. 28 Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 29 Ces deux types de clonage sont : 3. Le jumelage embryonnaire, aussi appelé clonage par séparation de blastomères (embryon se trouvant au stade 2 à 8 cellules): On prélève un embryon, on le divise en deux et on obtient des jumeaux parfaitement identiques. (c est ce qui se passe pour les vrais jumeaux). On utilise cette technique pour la reproduction en chaîne. Cette méthode en fertilisation in vitro sert à augmenter les chances de réussite de fécondation en créant plus d'embryons à inséminer (Aujourd'hui, il y a toujours un désaccord médical et éthique, bien que cette méthode soit approuvée aux U.S.A.) Une telle expérience de séparation de blastomère a été effectuée dernièrement, en janvier 1999, et a donné naissance à un seul singe parmis 4 au départ. On l a appelée Tetra. Tetra n'est pas un clone, puisqu'elle est la seule a avoir son bagage génétique personnel (50% père, 50% mère), mais si un de ses frères était 29 Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 30 né, ils auraient le même ADN et pourraient être considérés comme des clones. La technique utilisée pour donner naissance à ce singe reproduit exactement ce que la nature fait lorsque des jumeaux identiques naissent. 4. Transfert Somatique Nucléaire (TSN): A partir d'un individu, on prend le noyau d'une cellule et on l'injecte dans l'oeuf d'un autre individu dont on avait déjà enlevé le noyau. Le noyau peut venir d'un embryon, d'un foetus. On peut utiliser les cellules d'un être vivant (les cellules sont prises dans un laboratoire de culture ou de tissus congelés). L'oeuf peut venir de l'individu qui porte le foetus à qui il va donner naissance ou d'un autre donneur. Le présent aperçu portera principalement sur le recours au clonage pour développer des organismes au moyen de cette dernière technique de technologie de transfert (somatique) nucléaire. C'est l'équipe de recherche de Ian Wilmut, associée à une petite entreprise de biotechnologie écossaise du nom de PPL Therapeutics qui a été la première à utiliser cette technologie avec succès. 2) Dolly En février 1997, l'équipe de M. Wilmut annonçait l'arrivée de Dolly. Dolly est une brebis qui possède exactement le même code génétique (ADN) que sa mère. Si Dolly était issue de la reproduction sexuelle normale, la moitié de son ADN proviendrait d'une femelle et l'autre moitié, d'un mâle. Selon le mode de reproduction normal, en effet, les enfants ne ressemblent pas comme deux gouttes d'eau à l'un de leurs parents, mais tiennent en général des deux. Leur code génétique est le résultat d'une combinaison de l'adn des deux parents. Toutefois, les cellules de Dolly contiennent tout l'adn de sa mère, et aucun ADN d'un autre mouton. C'est pourquoi Dolly est le clone de sa mère. C'est comme si Dolly était la jumelle de sa mère, née quelques années après elle. DOLLY (à droite) fut une célébrité mondiale en 1997 : c'était le premier mammifère cloné à partir de cellules prélevées sur un animal adulte. Aujourd'hui adulte, Dolly a donné naissance à Bonnie (à gauche), un agneau en pleine santé issu d'un accouplement et d'une gestation classiques. À ce titre, Dolly est sans conteste la brebis la plus connue de l'histoire. Elle a fait la couverture du TIM et de Newsweek, en plus de faire l'objet de nombreux articles de journaux. Un musée conserve même précieusement un pull tricoté avec la laine de Dolly. Et elle est certainement la seule brebis pourchassée par les paparazzi! 30 Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 31 3) En quoi Dolly est-elle différente? Les scientifiques avaient réussi auparavant à cloner des organismes, alors qu'y a-t-il de différent cette fois-ci? Contrairement aux autres clonages réussis antérieurement, Dolly a été le premier organisme à être cloné en utilisant une cellule animale ADULTE SPÉCIALISÉE. En termes scientifiques, on qualifie cette cellule de différenciée. Qu'est-ce qu'une cellule différenciée? Les organismes pluricellulaires, comme les moutons et les êtres humains, sont constitués de millions de cellules. Et même si toutes les cellules de l'organisme adulte renferment le même code génétique, certaines cellules ont une apparence et une fonction fort différente car elles se sont spécialisées dans des tâches fort différentes. Les cellules T qui font partie de notre système immunitaire, par exemple, ressemblent peu à nos cellules nerveuses, car elles doivent être structurées de sorte à nous aider à combattre l'infection, tandis que les cellules nerveuses doivent pouvoir transmettre et recevoir les impulsions électriques qui caractérisent la fonction cérébrale. Ceci étant dit, il ne faut pas oublier que TOUTES nos cellules -- du coeur au poumon et des muscles aux nerfs -- proviennent d'une SEULE CELLULE NON SPÉCIALISÉE (ou non différenciée). Lors de la procréation, cette cellule se divise plusieurs fois pour former de nombreuses cellules, dont la plupart se spécialisent petit à petit. Ce processus de spécialisation s'appelle différenciation cellulaire.. 1 Avant l'annonce du clonage de Dolly, peu de scientifiques pensaient que la différenciation cellulaire était réversible chez les mammifères. En d'autres termes, l'idée qu'on puisse amener une cellule animale différenciée à «recommencer» et à produire des cellules génériques non différenciées qui donnent naissance à un organisme entièrement nouveau semblait peu 31 Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 32 réaliste. Ceci était par contre, comme vu auparavant, tout à fait faisable avec n importe quelle cellule végétale d une plante (feuille, tige, racine ), qui est capable de reformer un organisme entier et en bonne santé. On appelle de telles cellules cellules totipotentes. Dans les années 1970, on mena des expériences dans le cadre desquelles le noyau d'une cellule différenciée de grenouille fut transféré à un zygote énucléé (dont le noyau a été enlevé). Dans certains cas, le zygote se développa et produisit plusieurs cellules (parfois, même des têtards!), mais ces cellules ne se développèrent jamais en des grenouilles matures. 2 Comment l'équipe de M. Wilmut est-elle alors parvenue à «reprogrammer» une cellule différenciée obtenue du pis (glande mammaire) d'une brebis adulte pour qu'elle se divise et se transforme en une brebis entièrement nouvelle? En fait, elle a mis à profit ses connaissances d'un processus appelé cycle cellulaire. Le cycle cellulaire De nombreuses cellules vivantes traversent un cycle cellulaire périodique, pendant lequel elles grandissent, répliquent leur matériel génomique et se divisent en deux cellules filles plus petites. Ces cellules filles grandiront à leur tour, répliqueront leur ADN et se diviseront à mesure que le cycle se répète. Certaines cellules traversent ce cycle plusieurs fois, puis deviennent quiescentes. Le processus de développement d'une cellule quiescente s'est arrêté, ce qui veut dire que la cellule a arrêté de se diviser, mais qu'elle est loin d'être dormante ou inactive. Toutes les cellules du cerveau (appelées neurones) sont quiescentes, mais elles sont toujours occupées. En plus d'absorber et de digérer les nutriments nécessaires à leur survie, elles envoient des impulsions électriques dans tout le corps de façon à ce que nous puissions, par exemple, nous déplacer, parler et penser. 3 Mais elles sont quiescentes, donc ne se divisent plus. La présence de certaines molécules appelées facteurs de croissance stimule la cellule, qui se divise et passe par différentes étapes du cycle cellulaire. En l'absence de ces facteurs de croissance pendant une semaine environ dans une boîte de Pétri (boîte de culture de laboratoire), il a été possible de provoquer la quiescence d'une cellule. L'équipe de M. Wilmut a réussi, car elle a rendu quiescentes les cellules tirées du pis du donneur avant d'implanter le noyau dans le zygote énucléé, ce qui a, pour une raison ou une autre, entraîné la «reprogrammation», par le zygote, du noyau donné d'une manière autrefois jugée impossible par les scientifiques, et le noyau a pu se développer en un nouveau clone! 4 Voici deux schémas des étapes suivies par l'équipe de M. Wilmut pour créer Dolly: 32 Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 33 Alors qu'il aurait été possible, en théorie, de créer le clone de la brebis A (Dolly) à l'aide de la brebis A uniquement, on a utilisé les brebis B et C dans le processus de clonage aux fins de contrôle scientifique, pour s'assurer que Dolly était véritablement un clone et non le résultat d'un accouplement sournois! Extraction et culture d'une cellule prélevée dans la glande mammaire Noyau enlevé du zygote Cellule avec l'adn fusionné dans le zygote énucléé Implantation dans la mère porteuse 33 Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 34 Naissance du clone de la brebis A (Dolly) 4) Après Dolly Trois ans après l'arrivée de Dolly, les techniques de clonage ont beaucoup évolué. Bien que la technique de clonage décrite ici soit en grande partie une méthode aléatoire (l'équipe de M. Wilmut a fait 276 essais avant de produire Dolly), des scientifiques d'hawaii ont signalé en juillet 1998 qu'ils avaient mis au point une technique de clonage légèrement modifiée, qu'ils avaient utilisée pour cloner des souris, et que leurs résultats avaient été plus cohérents Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 35 Entre-temps, en Chine, les scientifiques espèrent sauver les pandas géants de l'extinction en les clonant. Le clonage d'un panda géant est une tâche bien plus compliquée que le clonage d'une brebis. Ce projet, déclaré projet prioritaire par le gouvernement chinois, devrait être mené à bien avant La mère porteuse (au centre) est entourée de sa Les scientifiques ont allié des progéniture techniques clonée de à partir clonage à d'autres techniques d'un biotechnologiques noyau donneur. bien connues. Par exemple, l'équipe de M. Wilmut, associée à PPL Therapeutics, a produit Polly, un clone de brebis porteur du gène humain qui code le facteur IX, facteur de coagulation sanguine. POLLY (à gauche) est un clone transgénique. Le gène d'une protéine humaine, le facteur ix, a été ajouté à la cellule qui portait le patrimoine génétique de l'agneau, de sorte que Polly a le gène humain dans ses cellules. La brebis (à droite) qui a porté Polly est d'une race écossaise à tête noire. On espère que Polly produira dans son lait la protéine, qu'on pourra alors recueillir et utiliser pour traiter les hémophiles. Polly est un animal transgénique. (Un organisme transgénique est un organisme dans le génome duquel on a introduit du matériel génétique étranger). Dans ce cas, le matériel génétique étranger est le gène humain qui code la protéine du facteur IX). Mais Polly a également été créée à l'aide de la technologie du clonage. On pourrait donc aussi l'appeler clone transgénique Des séquences d'adn issues d'une brebis et d'un être humain sont combinées puis injectées dans des cellules de mouton qui sont utilisées commes donneuses de noyaux En avril 1999, des chercheurs de Montréal ont réussi également avec la production de trois chèvres, dont le bagage génétique a été modifié. Les triplés Danny, Clint et Arnold sont les premiers animaux de bétail Les cellules qui résistent,car elles ont intégré la construction génique qui combine le gène de la résistance à la néomycine et le gène qui code la protéine intéressante, sont utilisées comme donneuses lors des transferts nucléaires 35 Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 36 domestiques clonés au Canada. Le clonage a été réussi à l'aide du transfert nucléaire, la même technique utilisée que pour Dolly. La différence réside dans le fait que ces trois chèvres sont seulement identiques entre elles et non avec leur mère. La compagnie Nexia Biotechnologie produit, depuis, du lait de chèvre génétiquement modifié, susceptible de servir à des fins médicales. Willow, une chèvre transgénique de Nexia ayant fait l'objet de modification génétique, possède un gène humain en plus de son matériel génétique normal. Cette même compagnie, Nexia Biotechnologie, se démarque grâce à ses travaux de mise au point de la soie d'araignée, extraite du lait des chèvres. Une fois perfectionnée, la soie naturelle est reconnue comme la fibre la plus résistante et la plus solide. Ce produit pourrait être employé dans des projets où la force et la légèreté sont essentielles, comme dans le domaine de l'aérospatial et de l'ingénierie. De plus, la soie est compatible avec le corps humain. Elle pourrait donc éventuellement répondre aux besoins médicaux en biomatériaux de haute performance utilisés pour la fabrication de tendons, de ligaments artificiels, de prothèses ainsi que pour la réparation et la cicatrisation des plaies. Le clonage permettrait donc de produire des produits de la soie, en utilisant moins d'animaux. Un projet de modification génétique sur les vaches, en vue de trouver un remède à la sclérose en plaques, est présentement étudié. Il s'agit de faire en sorte que des vaches âgées de quelques mois seulement parviennent à produire du lait, et ce, dû à l'addition de gènes humains. Les scientifiques introduiraient une copie d'un gène humain dans les cellules bovines afin que les vaches produisent une variété de lait qui serait utilisée dans certains traitements. Une lactation précoce, provoquée artificiellement dès l'âge de 6 mois plutôt qu'à 20 mois, permettrait aux chercheurs d'utiliser le lait pour effectuer des tests portant sur l'efficacité de la manipulation génétique. Le clonage permettrait également une amélioration des cheptels afin qu'ils soient plus rentables. L'éradication de certaines maladies infectieuses et des défauts génétiques, est également envisageable. De plus, la production de médicaments contenus dans le lait de vache et de mouton constitue une méthode moins coûteuse que celle employée dans des laboratoires pharmaceutiques. Le clonage de mammifères d'autres applications possibles. Notamment, on étudie la production d'organes d'animaux génétiquement modifiés qui pourraient être transplantés sur l'homme. Chaque année, des milliers de personnes meurent en attente d'une greffe de coeur, de foie ou de rein. Toutefois, les organes de porc «normal» sont rapidement détruits par les réactions immunitaires quand ils sont greffés à un malade : des protéines de surface des cellules de porc sont reconnues par le système immunitaire, parce qu'elles sont modifiées par une enzyme, l'alpha-galactosyl transférase. Ainsi, un organe d'un porc que l'on aurait génétiquement modifié pour qu'il ne synthétise pas cette enzyme serait mieux toléré (à condition, toutefois, d'administrer au greffé des médicaments qui suppriment les réactions immunitaires résiduelles, moins intenses). En réalité, les cellules de porc portent, en surface, plusieurs antigènes spécifiques (de l'ordre de quelques dizaines). Les mécanismes de rejet des xenogreffes sont multiples, et l'on devra agir sur plusieurs gènes du porc pour assurer une tolérance satisfaisante du système immunitaire du receveur humain. (voir chapitre sur les xénogreffes). 36 Cottier & /Guerry 2000, Génie Génétique et Clonage 37 C est le 17 août dernier qu une équipe japonaise a cloné une truie noire afin de produire des porcs transgéniques. Xena est une jeune truie en parfaite forme obtenue par une technique de micro injection permettant de sélectionner quels gènes seront transmis à la cellule. Encore là, il a fallut utiliser plusieurs ovocytes (110) afin qu'un seul d'entre-eux puisse croître et donner naissance à Xena. Les 110 ovocytes ont été injecté dès le début de leur développement à l'intérieur de l'utérus de 4 truies blanches, pour ainsi prouver que Xena n'avait aucun gène commun avec sa mère porteuse. Par clonage, on pourrait également obtenir des animaux dépourvus du gène du prion (l'agent responsable des encéphalopathies spongiformes bovines, ou maladie de la vache folle). Comme de nombreux médicaments contiennent de la gélatine ou d'autres produits d'origine bovine, on éviterait tout risque de contamination par des prions provenant d'animaux infectés. 5) Une technique encore mal maîtrisée La naissance de Dolly fut annoncée de façon triomphale par ses réalisateurs. Or, les échecs qui surviennent ne font pas autant de bruit. La population est toujours très bien informée des progrès scientifiques, mais très peu des échecs. Ainsi, plus de deux clones sur cinq sont voués à l'échec et meurent prématurément. Les chercheurs ne commentent pas volontiers ces décès. Prenons l'exemple d'une vache clonée en juillet Elle était un clone adulte. Son patrimoine génétique provenait non pas de l'union naturelle d'un spermatozoïde et d'un ovule, mais plutôt d'une cellule somatique prélevée sur l'oreille d'une autre vache et implantée dans un ovule, préalablement vidé de ses gènes. Cette vache était le premier clone d'un mammifère adulte dont aurait pu s'enorgueillir la recherche française. Or, elle n'a vécu que 6 semaines et est morte des suites d'une anémie sévère. Son taux de globules blancs avait chuté de façon surprenante. À l'autopsie, on a découvert que son thymus avait diminué de volume, de même que ses ganglions. L'animal était très déficient au point
Search Related
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks
SAVE OUR EARTH

We need your sign to support Project to invent "SMART AND CONTROLLABLE REFLECTIVE BALLOONS" to cover the Sun and Save Our Earth.

More details...

Sign Now!

We are very appreciated for your Prompt Action!

x