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génétique

                   génétique, génie

génétique, génie, ensemble des techniques permettant de transférer du matériel génétique, modifié ou non, d’un organisme à un autre.

Le génie génétique a été rendu possible dès le début des années soixante-dix grâce à deux découvertes fondamentales : celle des enzymes de restriction, véritables « ciseaux moléculaires » permettant de couper l’ADN à des endroits bien précis, et celle des ligases, enzymes capables de « coller » ensemble des morceaux d’ADN préalablement purifiés. Avec ces enzymes et d’autres, on dispose d’une panoplie d’outils moléculaires spécifiques de l’ADN, capables de cliver, souder, réparer ou allonger des morceaux de l’information génétique.

Les opérations du génie génétique rassemblent toutes les manipulations que l’on peut faire sur un fragment d’ADN, entre le moment où on le prélève dans une cellule et celui où il sera intégré dans une cellule receveuse. Elles débutent par l’isolement d’un ADN et son découpage par des enzymes de restriction. La recombinaison in vitro consiste à souder artificiellement le morceau d’ADN obtenu à un autre, le support, ou vecteur (par exemple un plasmide de bactérie ou l’ADN d’un virus). Le fragment d’ADN choisi peut aussi être multiplié en de nombreux exemplaires, soit par réplication du vecteur, soit par la technique de la PCR (multiplication de l’ADN grâce à des enzymes spécifiques appelées ADN polymérases) —  l’étape de recombinaison à un vecteur est dans ce cas inutile. Les dernières étapes comprennent l’insertion du fragment d’ADN dans une cellule ou un organisme receveur et l’expression de ce nouveau matériel (phénomène au cours duquel le gène cloné va générer son produit, une protéine).

Les enzymes de restriction, produites par diverses espèces de bactéries, sont les outils de ce processus de recombinaison artificielle de l’ADN. Ces enzymes particulières sont capables de reconnaître une séquence particulière de la chaîne des unités (bases nucléiques) qui constituent la molécule d’ADN, et de couper l’ADN en ce point précis. Les fragments d’ADN produits par découpage de diverses molécules peuvent être combinés entre eux en utilisant des enzymes appelés ligases.

Les enzymes de restriction et les ligases permettent ainsi des découpages et des réassemblages spécifiques des morceaux d’ADN, ce qui crée une molécule chimère (composée de fragments d’ADN d’origine différente). Les fragments d’ADN que l’on veut produire en grande quantité sont généralement combinés avec des morceaux d’ADN appelés vecteurs : des plasmides de bactéries, des virus ou des chromosomes artificiels de levure. Si l’on veut que le gène soit exprimé (transcrit en ARN messager qui sera lui-même traduit en protéines), il faut utiliser un vecteur d’expression, c’est-à-dire un vecteur qui possède les séquences d’ADN particulières nécessaires à la transcription du gène et à la traduction de l’ARN messager.

  Le clonage moléculaire a pour but de purifier et d’amplifier plusieurs millions de fois le fragment d’ADN lié au vecteur. La bactérie ou la cellule qui reçoit le morceau d’ADN artificiel (le fragment d’ADN qui nous intéresse combiné au vecteur) est dite « transformée ». C’est au cours de leur multiplication que le clone s’amplifie. Cette étape est suivie d’une opération de contrôle, pour s’assurer que les cellules ou les bactéries renferment bien le matériel de départ.

La technique de la PCR (Polymerase Chain Reaction), qui existe depuis 1986, est une méthode d’amplification de l’ADN, qui permet de s’affranchir du clonage de l’ADN dans un vecteur. Il s’agit d’une réplication effectuée in vitro grâce à des enzymes appelées ADN polymérases. Très précise, la PCR assure en outre la production de nombreuses copies du fragment d’ADN sélectionné.

Cette étape permet au gène contenu dans le fragment d’ADN isolé puis amplifié de fabriquer la protéine pour laquelle il code, après son transfert dans une bactérie ou une cellule. Il faut donc repérer la protéine spécifique de ce gène parmi l’ensemble des protéines synthétisées par la bactérie ou la cellule. Il existe pour cela des techniques spécifiques de révélation.

Les principales applications du génie génétique concernent l’industrie pharmaceutique (production de substances médicamenteuses fabriquées par des cellules modifiées, qui deviennent de véritables micro-usines de production), la médecine, avec la thérapie génique (se reporter à l’article consacré à ce sujet). Très médiatisée depuis le milieu des années quatre-vingt-dix, la production d’animaux et des plantes génétiquement modifiés (voir organismes génétiquement modifiés) est une technique issue du génie génétique.

Entre autres médicaments produits par génie génétique, citons l’insuline et le facteur de coagulation VIII :

- La production de l’insuline destinée au traitement du diabète insulino-dépendant est aujourd’hui assurée par des bactéries dans lesquelles on a introduit le gène humain (cette hormone était autrefois extraite de pancréas de porc, et donc tributaire de l’approvisionnement en tissu pancréatique porcin frais). Cette insuline dite recombinée diminue grandement les risques d’intolérance immunitaire.
- Le facteur de coagulation VIII, absent chez les hémophiles, peut être produit de la même manière. Ce facteur recombiné élimine complètement les risques de contamination virale liés à ceux de la transfusion sanguine —  signalons toutefois que le dépistage du sida et des hépatites est systématique pour tout apport de sang, et que tout échantillon positif pour l’un ou l’autre est écarté. De plus, le processus classique de production du facteur VIII comprend une étape de chauffage permettant l’inactivation des virus. Aujourd’hui, le facteur VIII produit de cette façon ne présente donc plus de risques quant à ces maladies.

Les dangers potentiels du génie génétique sont à la mesure de ses avantages, c’est-à-dire considérables. L’introduction de gènes modifiés dans un être vivant pourrait constituer un risque majeur si jamais ces gènes venaient à acquérir de nouvelles fonctions par mutations, ou si la régulation de leur expression devenait défaillante (provoquant respectivement un risque de pathogénicité ou une multiplication non contrôlé). Les interrogations portent également sur le risque de dissémination dans la nature de tels organismes génétiquement modifiés « non contrôlés ». Par ailleurs, les manipulations génétiques posent d’importantes questions de bioéthique.

Par conséquent, dans de nombreux pays, les expériences menées à l’aide d’ADN recombinant sont strictement réglementées, et celles qui mettent en œuvre des agents infectieux ne sont autorisées que dans des conditions de contrôle draconiennes. On peut malheureusement toujours craindre, en dépit de ces contrôles, une erreur de manipulation.

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