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clonage

                                    Clonage            

   clonage, ensemble des techniques permettant d’obtenir une série de cellules identiques à une cellule de départ, c’est-à-dire un clone.

Le clonage peut aboutir à l’obtention de plusieurs individus animaux ou végétaux strictement identiques entre eux à partir d’une seule cellule œuf (zygote). Le terme de clonage désigne également une technique d’isolation et de reproduction de gènes : c’est le clonage moléculaire. Dans ce cas, le gène est purifié, puis introduit dans une bactérie ou un autre unicellulaire simple. Ces organismes ayant la propriété de se multiplier rapidement, par simple division cellulaire, ils vont être à l’origine d’un clone de cellules contenant tous les gènes étrangers : c’est pourquoi cette technique est également appelée clonage.

On peut produire, chez les animaux, de vrais jumeaux par clonage. Un embryon à un stade précoce de son développement (quatre cellules, par exemple) est scindé en ses différentes cellules. Chacune se développe alors en autant d’individus viables et identiques. Cette technique de clonage met à profit la propriété de totipotence des cellules embryonnaires en deçà d’un certain âge, c’est-à-dire que chacune d’elles est capable de donner un organisme complet. De nombreux animaux tels des oursins ou des amphibiens ont été obtenus de cette manière, puis, plus récemment, des mammifères comme les souris et les moutons (chacune des cellules étant alors implantée dans un utérus porteur pour assurer son développement).

Une autre technique consiste à prélever le noyau d’une cellule d’un embryon à un stade précoce (huit ou seize cellules) et à l’injecter dans un ovocyte dont le propre noyau a été enlevé. La cellule œuf ainsi obtenue, qui ne possède que le patrimoine génétique de l’embryon donneur, se développe en un organisme génétiquement identique à celui qui a fourni le noyau. Cette technique de clonage est, en théorie, capable de produire de grandes quantités d’individus génétiquement identiques. De telles expériences ont été menées à bien sur des grenouilles et des souris, et sur divers mammifères (le premier clone de veau de ce type a été obtenu en 1986).

Une variante de cette technique consiste à utiliser comme cellule de départ non pas une cellule embryonnaire, totipotente, mais une cellule adulte, différenciée (c’est-à-dire n’exprimant qu’une petite partie des gènes de son patrimoine). Chez les mammifères, ces expériences se sont longtemps soldées par un échec, mais les données ont changé en février 1997, avec l’annonce du premier clonage de mammifère adulte, une brebis, réalisée en juillet 1996 par une équipe écossaise. Ces chercheurs ont fusionné des cellules de glandes mammaires d’une brebis adulte gestante, c’est-à-dire des cellules particulièrement différenciées, avec des ovocytes énuclés. Ils ont ensuite réimplanté ces œufs chez des brebis porteuses. La brebis née de ce clonage, la fameuse Dolly, est strictement identique à la brebis adulte donneuse de cellules de glande mammaire. C’est en quelque sorte un jumeau produit à l’âge adulte. Ce faisant, les chercheurs ont démontré que l’on peut réactiver le génome complet de n’importe quelle cellule animale, même hautement différenciée. Toutefois, il est apparu que Dolly vieillissait plus précocement et plus vite qu’une brebis « normale » comme si elle cumulait son âge et celui de sa « mère » au moment de l’expérience.

Cette première scientifique, parce qu’elle rend plausible l’hypothèse d’un clonage humain, a soulevé une vague d’inquiétudes et de questions d’ordre éthique et moral. En dehors des répercussions possibles pour la recherche médicale, cette expérience ouvre des perspectives en matière de sélection des animaux d’élevage. Sous réserve que le rendement soit nettement meilleur que lors de la première expérience (et donc la technique moins coûteuse), les éleveurs pourraient envisager de cloner ainsi leurs meilleurs producteurs de lait, de viande ou de laine. La généralisation de cette pratique aurait cependant pour conséquence, et non des moindres, une diminution très importante de la biodiversité des cheptels.

Cette méthode de clonage d’adulte pourrait également être appliquée aux organismes génétiquement modifiés (OGM). En effet, actuellement, la descendance obtenue par voie sexuée d’un animal transgénique n’est pas forcément elle-même transgénique. Ce problème serait résolu avec le clonage d’individus adultes.

L’un des aspects importants du clonage reproductif est la possibilité de pouvoir cloner des espèces menacées. Une cellule d’un animal en voie de disparition peut être fusionnée avec l’ovule d’une femelle d’une espèce voisine. Ce type de clonage a été réussi pour le gaur, un gros bovin du Sud-Est asiatique, à partir de cellules de peau d’un gaur mort en 1993 et en utilisant un ovule de vache comme support de clonage. Le jeune gaur issu du clonage est né en janvier 2001.

Grâce aux progrès du génie génétique, les chercheurs sont maintenant capables d’isoler un gène (ou un groupe de gènes) d’un organisme et de le transférer dans un autre organisme appartenant à une espèce différente. L’espèce choisie comme récepteur est souvent une forme se reproduisant de manière asexuée, comme une bactérie ou une levure. Cette espèce est donc capable de produire un clone d’organismes ou de cellules qui contiennent tous les gènes étrangers. Les bactéries, les levures et les cellules en culture étant capables de se multiplier rapidement, ces méthodes permettent de produire de nombreuses copies d’un gène donné.

Si l’on introduit chaque gène de l’organisme étudié dans une bactérie donnée, on obtient un ensemble de bactéries qui constitue une banque ou une librairie de tous les gènes de cet individu. Les copies peuvent alors être isolées et utilisées pour la recherche (par exemple, pour identifier la nature chimique et la structure du gène) ou pour des raisons médicales ou commerciales (par exemple, pour produire de grandes quantités de substances utiles telles que l’interféron).

Pour réaliser ce clonage moléculaire, deux techniques sont à la disposition des chercheurs. Tout d’abord, la totalité de l’ADN d’un individu peut être découpé en fragments, et chaque fragment inséré dans une bactérie. Cette technique permet d’obtenir une banque de la globalité du patrimoine génétique. Mais on peut également réaliser une banque des seules séquences d’ADN exprimées dans une cellule donnée. Pour cela, on recueille tous les ARN messagers (ARNm) contenus dans la cellule (l’expression d’un gène signifiant sa transcription en ARNm, lui-même traduit en protéines). On réalise ensuite des « négatifs » ADN de ces ARNm. Les fragments d’ADN obtenus sont appelés ADNc (ADN complémentaire). Dans le premier comme dans le second cas, les fragments d’ADN sont insérés dans un vecteur — un virus bactériophage (parasite de bactéries), ou un morceau circulaire d’ADN bactérien appelé plasmide —, qui est ensuite introduit dans les bactéries receveuses. Chaque bactérie ne reçoit qu’une copie du vecteur et n’abrite donc que l’un des fragments d’ADN.

Les librairies préparées de cette manière peuvent être triées (criblées), pour identifier la bactérie qui contient un gène donné. Cette bactérie, une fois repérée, est prélevée et cultivée pour produire un clone de bactéries identiques, contenant chacune une copie du gène recherché. On obtient donc ce dernier en quantité suffisante pour pouvoir l’étudier, ainsi que la protéine pour lequel il code. On peut également travailler sur des gènes dont l’inactivation, par suite de mutations, se traduit par l’apparition d’une maladie spécifique. Il est possible, par exemple, de déterminer leur séquence ou la nature de la mutation qui provoque la maladie.

Le gène ainsi connu peut ensuite être utilisé pour fabriquer des organismes transgéniques, qu’ils soient viraux, bactériens, végétaux ou animaux. On peut, par exemple, cultiver des bactéries transgéniques exprimant l’insuline permettant de pallier les insuffisances liées au diabète sucré, ou l’hormone de croissance absente en cas de nanisme. Il est également récemment devenu possible d’introduire des gènes fonctionnels clonés chez des individus possédant une version défectueuse de ce gène, pour traiter les maladies de façon plus directe. Cette stratégie est connue sous le nom de thérapie génique. Elle a déjà rencontré quelques succès dans le traitement de certains déficits enzymatiques et immunitaires.

 

 

 

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