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Des clones à tous les niveaux

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Publié le 2/17/2021

Qui n’a jamais rêvé ou songé à avoir son double parfait, similaire en tout point (pour ceux qui n’ont pas de «vrai» jumeau)? En science-fiction, mais aussi dans le monde de la recherche, on parle de clone. Contrairement à l’imaginaire, le terme clone a différentes significations pour les biologistes. Un même sens les regroupe, il s’agit d’une copie plus ou moins précise d’un point de vue des gènes. On retrouve le clonage des gènes, le clonage cellulaire et le clonage d’un individu.


Du clonage des gènes au médicament de demain

Le clonage des gènes est une technique courante et puissante dans les laboratoires du monde entier. Elle a permis d’effectuerdes progrès dans la connaissance de la «forme», le rôle, le contrôle et l’activité des gènes.

Actuellement, plusieurs techniques sont utilisées pour réaliser du clonage de gènes. La plus courante, et la plus connue, est de prendre une bactérie, et plus précisément son plasmide. Un plasmide est un ADN rond «facultatif» chez la bactérie (en général Escherichia coli) et qui a le pouvoir de se multiplier seul au sein de celle-ci.

Schéma de la bactérie Escherichia coli avec et sans plasmide


Pour effectuer le clonage, on sélectionne le gène que l’on veut cloner (humain ou non) et on l’insère (une ligature) dans ce plasmide appelé vecteur (dans une région nommée polylinker). On cultive les bactéries en leur donnant à manger et en leur procurant un environnement agréable afin qu’elles puissent se reproduire. A partir de là, les bactéries contenant les gènes qui nous intéressent sont sélectionnés: soit en tuant les bactéries qui ne les possèdent pas, soit en les colorant.

Schéma du clonage d’un gène dans un plasmide au sein d’une bactérie

Ce clonage peut avoir plusieurs utilités, notamment permettre, en modifiant des bactéries, de produire des substances de grande valeur médicale et économique comme l’insuline, qui régule le sucre dans le sang. Une faible «quantité» de sucre peut entraîner de graves maladies comme le diabète de type 1. L’insuline doit être injectée en continu. De nos jours, elle est fabriquée de façon industrielle et artificielle grâce à des gènes clonés.

Cette technique est également utilisée pour identifier des gènes associés à certaines maladies héréditaires (transmises génétiquement), comme certains cancers. Elle a aussi permis de développer de nouveaux tests d’infection causés par des virus. Dans un futur proche, elle pourrait également fournir des constituants du sang de haute pureté. Les possibilités sont larges…


Une dame «immortelle» grâce au clonage de ses cellules

On ne peut parler de cellules en laboratoire et de clonage de cellules sans parler d’Henrietta Lacks, une Afro-Américaine née en août 1920. Elle a changé le cours de la biologie. Cette femme mourra d’un cancer en octobre 1951 et laissera à la science ses cellules cancéreuses. Ses cellules seront cultivées et multipliées (clonées) en laboratoire. Naîtra ainsi la lignée de cellules la plus connue et la plus répandue au monde, les HeLa.

Photographie d’Henrietta Lacks (Source: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/d/d7/Henrietta_Lacks_%281920-1951%29.jpg)


Il est courant dans les laboratoires de recherche qui étudient les cellules de faire de la culture (comme on cultive des plantes): on va faire en sorte que les cellules se divisent et se multiplient afin de les étudier et de s’en servir pour faire des expériences. On dit que Henrietta est «immortelle», car ses cellules sont toujours utilisées.

Schéma du clonage de cellules de souris via la culture de cellules

Le clonage de cellules est très répandu dans le monde de la recherche. Il est utilisé pour étudier le comportement, la réaction, les mécanismes, la forme… des cellules en fonction des maladies, médicaments et autres paramètres que veulent étudier les scientifiques.

Le clonage cellulaire -thérapeutique- a d’autres applications comme la «création» d’une nouvelle peau pour une greffe, effectuée à partir des cellules du patient lui-même. Ce qui diminue les risques de rejet. La fabrication de nouvelles trachées sur mesure suivant le même procédé a également été réalisée. Là encore les applications sont diverses et variées et ne cessent d’évoluer.


Le clonage d’individus, une contrefaçon pas si rentable

La dernière forme de clonage est le clonage d’un individu, dit reproductif. Le premier mammifère cloné annoncé a eu lieu en 1997, il s’agit du mouton Dolly. Le but de ce type de clonage est donc de produire un nouvel être vivant identique génétiquement à l’original. Ce processus existe déjà dans la nature avec les jumeaux monozygotes.



Photographie de Dolly et du chercheur qui a participé à sa création Ian Wilmut (Source : Roslin Institute, Royal (Dick) School of Veterinary Studies, University of Edinburgh, Edinburgh.)



De façon artificielle, le clonage d’un être vivant s’opère en prélevant un noyau de cellule et en l’injectant dans une cellule œuf (un ovule) dont on a retiré le noyau. Les chercheurs déclenchent alors le développement du futur clone. Cette technique est et a été utilisée sur des batraciens, des animaux de compagnie, du bétail (porcs, bovins), des plantes (pour que certaines soient plus résistantes par exemple) …


Schéma du clonage d’un individu par injection d’un noyau dans une cellule oeuf


Cette application sur les animaux de compagnie est extrêmement coûteuse et a lieu le plus souvent en Corée du Sud, néanmoins elle a un intérêt pour les scientifiques. Plusieurs races de chiens subissant des maladies similaires à celles de l’humain, ces clones imparfaits peuvent être un moyen de les observer. Certains scientifiques étudient la technologie du clonage pour sauver des espèces en voie de disparition (le mammouth laineux par exemple). Le clonage d’espèces menacées a soulevé plusieurs problèmes, notamment auprès des défenseurs de l’environnement et écologistes qui souhaitent que l’on se concentre davantage sur la préservation des espèces et de leur habitat.

Le processus de clonage d’un individu reste très compliqué. Dans le cas de Dolly le mouton, il y a eu 270 tentatives, dont la plupart ont abouti à un avortement naturel. Leur vie est souvent douloureuse, avec des handicaps, des malformations, des problèmes d’organes… Dolly a été euthanasiée en 2003. Elle a permis de mieux comprendre le développement des mammifères et a également démontré que toutes les cellules du corps possédant un noyau avaient les mêmes gènes, et non qu’ils ne possédaient que les gènes de leur spécialité (les cellules du foie n’auraient que des gènes «utiles» pour le foie, ce qui est faux).

Ce procédé, utile pour le monde de la recherche et la production d’animaux transgéniques, rencontre cependant plusieurs problèmes. Il est extrêmement difficile, voire impossible, d’obtenir un vrai clone. Dans nos cellules, notre ADN ne se situe pas que dans le noyau, mais aussi dans un élément se trouvant en dehors de celui-ci,la mitochondrie (voir l’article «Ce bel héritage de nos mères»). C’est l’ADN de cette mitochondrie (ADN mitochondrial) qui, en rentrant en «concurrence» avec l’ADN du clone, créerait malgré tout un individu unique. Autre élément à prendre en compte, l’épigénétique. L’épigénétique est l’influence qu’a notre environnement sur l’activation ou non de certains gènes (voir l’article «Notre impact sur nos gènes»). Des jumeaux monozygotes finissent par se différencier car leurs gènes ne vont pas réagir de la même façon face à l’environnement, l’alimentation… On peut donc cloner des gènes, mais pas une personne car, en plus de ces paramètres biologiques, le caractère et la personnalité rentrent en compte et ceci n’est pas précisément inscrit dans notre ADN.


Sources:

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