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Le génie génétique

Publié le 23/10/2012

Extrait du document

MANIPULER LE GENOME
 
Les découvertes spectaculaires de la génétique depuis la mise en évidence de la structure de l'ADN par James D. Watson et Francis H. Crick en 1953 et la découverte du code génétique ont permis l'édosion d'une branche radicalement nouvelle des biotechnologies (technologies utilisant des organismes vivants) : le génie génétique.
DEFINITIONS
Le génie génétique est la manipulation directe des gènes d'un organisme par des procédés biochimiques ; elle dépasse ainsi la méthode millénaire de sélection et croisement utilisée par les agriculteurs et les éleveurs, qui ne s'exerce que sur le phénotype (l’ensemble des caractères observables) et non sur le génotype (les caractères génétiquement codés). La manipulation comporte essentiellement deux techniques : la transgenèse et le clonage.
• La transgenèse consiste à introduire dans le génome (l'ensemble des gènes) d'un organisme un ou plusieurs gènes provenant d'un autre organisme.
• Le clonage conduit à la formation d'un être vivant à partir d'un parent unique, auquel il est identique du point de vue génétique.
Ces techniques de manipulation génétique sont utilisées dans des buts variés :
• L'introduction d'un gène codant la production d'une certaine molécule, par exemple de l'insuline humaine, dans le génome d'une bactérie, permet de lui faire produire cette molécule thérapeutique en grande quantité.
• La thérapie génique permet de suppléer à un gène déficient en introduisant dans les cellules de l'organe en jeu des versions correctes du gène.
• Les plantes et les animaux peuvent acquérir un gène leur conférant certaines propriétés intéressantes (résistance à une maladie, par exemple).
Il existe d'autres applications, plus marginales, de ces techniques ; citons simplement la détermination de la carte génétique d'un individu, utilisée par la médecine légale pour les recherches de paternité ou l'identification d'un criminel.
TECHNIQUE
Les Gènes
En 1953, James D. Watson et Francis H. Crick mettent en évidence la structure de la molécule d'ADN, en deux brins enroulés pour former une double hélice ; elle est caractérisée notamment par l'appariement deux à deux de quatre unités moléculaires, appelées « bases » : la guanine (G) et la cytosine (C) d'une part, la thymine (T) et l'adénine (A) d'autre part.
 
Structure de l’ADN
 
Cette structure, où la séquence des bases de l'un des brins détermine entièrement celle de l'autre, permet la réplication de l'ADN lors de la division cellulaire et la synthèse des protéines (par l'intermédiaire de l'acide ribonucléique ou ARN, sorte de « copie » de l'ADN).
En 1966, le code génétique, qui fait correspondre un acide aminé à une suite donnée de trois bases (codon), est établi. Une suite de codons détermine donc la production d'une suite d'acides aminés, éléments de base des protéines. Chaque gène est une suite de codons commandant la synthèse d'une protéine.
La caractéristique remarquable mise en évidence par la découverte de l'ADN est l'homogénéité du vivant : tous les êtres vivants sur Terre transmettent leurs caractères de la même manière, grâce à de l'ADN qui est le même pour tous ; seul change l'ordre des bases, c'est-à-dire les protéines codées. Il devient ainsi concevable de greffer un gène provenant d'un organisme sur un autre, même s’ils sont très éloignés en apparence (mammifère et bactérie, par exemple). Cet acte est nommé « transgenèse ».

« et les problèmes de vieillissement prématuré montrent que des éléments essentiels, concernant en particulier la détermination génétique du vieillissement , ne sont toujours pas maîtrisés .

Hybridomes Dans la recherche médicale, une autre forme de clones est utilisée pour la production de vaccins ou d'outils de diagnostic : les hybridomes, obtenus par fusion de deux cellules non sexuelles dont l'une a la propriété de sécréter un anticorps .

Les hybridomes, cultivés in vitro , se multiplient pour former des clones et produisent des anticorps dits monoclonaux.

en quantité suffisante pour être détectés par les méthodes chimiques (dans le cas d 'un diagnostic) ou pour entraîner des réactions immunitaires de l'organisme (vaccin) .

PRODUCTION DE MOLÉCULES ORGANIQUES Les premières applications du génie génétique ont été synthèse de i diabète, ou l'hormone de croissance humaine , dont la déficience provoque le nanisme .

Les premiers organismes génétiquement modifés pour produire des molécules organiques humaines furent des bactéries (spécialement le colibacille Escherichia coli, présent naturellement dans le tube digestif humain et dont l'ADN intègre facilement des éléments étrangers), dans les années 1970 .

Puis des cellules génétiquement modifiées ont pu être introduites dans certains organes de mammifères tels que des souris, afin de produire des hormones humaines .

L'avantage des mammifères est qu'ils sécrètent naturellement un fluide aisément récupérable : le lait.

Ainsi , dès 1991 , l'équipe du docteur lan Wilmut à Édimbourg (celle-là même qui réussit ensuite le premier clonage de mammifère) a créé une brebis transgénique produisant un médicament contre l'anémie, récupérable dans son lait.

Cette technique semble donc prometteuse, mais de nombreux obstacles subsistent , notamment celui de la reproduction (sexuée ou par clonage) des mammifères transgéniques .

Plus récemment , des plantes furent modifiées pour produire des molécules pharmaceutiques compatibles avec Des recherches ont lieu actuellement pour modifier le système immunitaire du porc, animal chez lequel la taille de différents organes tels que le cœur , le foie et les poumons , est la plus proche de l'homme , afin de vaincre la barrière immunologique s'opposant aux xénogreffes (greffes entre espèces étrangères) .

Il deviendrait alors possible de pallier le manque de donneurs d'organes par le recours à ceux de porcs transgéniques .

THÉRAPIES GÉNIQUES La thérapie génique est une des avancées majeures de la médecine contempora ine, et une des directions les plus prometteuses du génie génétique .

Elle ambitionne de corriger les défauts génétiques à l'origine des maladies héréditaires , mais , avant même d'avoir atteint cet objectif , elle apporte déjà un traitement révolutionnaire pour certaines maladies acquises .

La thérapie génique vise à corriger les défaillances d 'origine génétique en introduisant dans les cellules affectées des versions correctes du gène dont la défaillance est la cause de la maladie .

Des considérations éthiques interdisant la modification transmissible du génome humain , le génie génétique doit ici se contenter d'agir sur des organes cibles (différentes glandes , notamment) .

Pour ce faire, on utilise deux sortes de vecteurs : des rétrovirus (virus dont le patrimoine génétique est porté par de I'ARN et non de l'ADN) et des adénovirus (virus à ADN) .

• Les rétrovirus sont utilisés pour les techniques dites ex vivo : l'infection de la cellule cible a lieu à l'extérieur de l'organisme :les cellules à modifier , prélevées chez le patient sont mises en culture en présence du vecteur , puis réimplantées sur le patient.

Cette méthode est utilisée en particulier pour les cellules sanguines, faciles à prélever et à réintroduire .

• Les adénovirus sont utilisés pour les techniques in vivo : le vecteur est admini stré directement par injection intraveineu s e (parfois par voie respiratoire ) et devra parvenir spécifiquement jusqu 'aux cellules cibles.

Les virus utilisés , outre qu'ils sont porteurs d 'un gène de provenance étrangère, sont en outre traités de manière à ôter de leur génome les gènes nécessaires à leur réplication dans l'organisme ou à leur caractère habituellement pathogène ; les séquences d'ADN correspondantes sont remplacées par celles que l'on désire introduire .

cun'""'mon des muscles, la dystrophine.

Cette molécule est codée par un gène situé sur le chromosome X (un des deux chromosomes déterminant le sexe) .

Jusqu 'ici cette maladie n'était soignée que par des traitements dit " freinateurs » , qui ralentissaient son évolution fatale en assurant au malade une certaine qualité de vie, mais ne laissaient entrevoir aucune guérison ou rémission .

En septembre 2002, le premier essai clinique de thérapie génique de cette myopathie (ainsi que de la myopathie de Becker , qui en est une forme atténuée) a débuté à l'hôpital de la Pitié-Salpêtrière, à Paris.

Cet essai clinique consiste à faire parvenir aux cellules musculaires atteintes un segment du gène normal de la dystrophine , pour remplacer la partie équivalente du gène défectueux .

Le vecteur utilisé est un adénovirus où a été insérée la séquence du gène de la dystrophine.

Il s 'agit d'une étude de phase 1, dite « sans bénéfice individuel direct ».

On ne s'attend pas à enregistrer de bénéfice thérapeutique chez les patients, car l'expression du gène sera très localisée .

Elle a pour objet : • d 'une part, de vérifier, comme cela a été démontré en culture de cellules et chez l'animal , que le transfert du gène de la dystrophine par injection directe dans un muscle se traduit chez les malades par la production de la protéine au sein de la cellule musculaire ; • d 'autre part.

d'évaluer sa tolérance locale et générale.

Il s'agit en particulier d 'évaluer si l'injection de cet ADN provoque des effets secondaires inflammatoires ou une réponse immunitaire contre la dystrophine (administrée chez des malades qui, jusqu'alors , n'ont jamais fabriqué la protéine complète) .

Des recherches en thérapie génique concernent d'autres maladies génétiques mais , dans l'état actuel des techniques et des connaissances, on ne peut préparer d'essais cliniques que pour les maladies dues à l'altération d'un gène unique bien repéré .

On cherche également à apporter des remèdes au cancer par thérapie génique, soit par l'altération des cellules cancéreuses grace à un vecteur sélectif , soit par différentes méthodes renforçant l'efficacité du système immunitaire contre les cellules malignes .

OGM ET AGROALIMENTAIRE Si le génie génétique bouleverse le champ de la recherche médicale, l'application économiquement la plus importante est devenue la production industrielle de semences de plantes transgéniques (on parle couramment d'organismes génétiquement modifiés ou OGM).II s 'agit de plantes essentiellement vivrières , cultivées en très grosses quantités dans le monde entier : soja , maïs, colza , tomates ...

Actuellement , plus de la moitié du soja produit aux États -Unis est génétiquement modifié.

Cette production industrielle est en passe de s'étendre aux animaux, notamment aux poissons .

LES BUTS La plupart des modifications génétiques sur les plantes ont pour but hormis la production de substances d 'intérêt pharmaceutique , de leur conférer certaines caractéristiques particulières : • la résistance à une maladie ou à un parasite , comme pour le maïs 176 de la société Novartis, qui résiste à la pyrale, un insecte ravageur ; • la tolérance à un herbicide ou à un pesticide (souvent produit par la même société que la plante transgénique ), qui permet d'employer celui-ci plus systématiquement ou en plus grande quant~é sans dommage pour les cultures; cueillie, comme les tomates, contrôle du ramollissement des fruits et aptitudes au transport , augmentation de la productivité par plant ou de la valeur nutritionnelle ...

LEs RISQUES Le développement des plantes , et bientôt des animaux, transgéniques ne va pas sans résistance tant les risques sont mal mesurés .

En effet, à la différence des expérimentations ou des productions pharmaceutiques qui s 'effectuent pour la plupart en laboratoire, la culture de plantes transgéniques s'effectue en plein champ, créant des risques de dissémination du gène artificiel par croisement avec des variétés sauvages ou par l'intermédiaire de certains virus et bactéries capables d 'intégrer des gènes étrangers à leur patrimoine .

Ainsi, par exemple, la création récente de soumans dotés du gène de l'hormone de croissance humaine soulève-t-elle des inquiétudes : ces saumons grossissent deux à trois plus vite que les saumons naturels, c e qui est un avantage indéniable pour la pisciculture , mais seuls les deux tiers d 'entre eux arrivent à l ' age adulte.

Or, leur taille en fa~ des partenaires sexuels recherchés par les autres saumons ; en outre ils pondent plus d'œufs .

Un seul saumon porteur de ce gène peut" l'Imposer» à tout un groupe en une dizaine de générations .

Des simulations indiquent qu'à terme , la population disparaîtrait : 60 saumons transgéniques libérés dans un groupe de 60 000 individus sauvages suffira~ à provoquer l'extinction du groupe en 40 générations .

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Étant donné l'énorm~é des intérêts en jeu, beaucoup d'expérimentations et d 'autorisa tions de mise en culture se font de manière occulte, presque secrète, provoquan t la colère de certaines organisations paysannes et des manifrstations anti-OGM (ici, devant le génoscope d'Évry en avril2001) .

En Europe, un moratoire sur le ,s nouvelles autorisations de mise en culture d'OGM a été adopté en 1999 .

Ce moratoire pourra~ prendre fin en 2003, alors qu'aucun élément nouveau n 'est intervenu : on ne sa~ toujours pas si les OGM représentent des risques réels .

VERS LE CLONAGE HUMAIN ? La réuss~e du clonage de mammifères illustrée par la naissance de Dolly a ouvert la voie au clonage d'êtres humains.

Il faut cependant bien comprendre qu'il ne s'ag~ nullement de multiplier des humains sous leur forme adulte.

Loin d'être la « duplication » d'une personne existante, le clonage condu~ à la naissance d 'une nouvelle personne, même si son patrimoine génétique est au départ.

exactement le même que celui de son " géniteur ».

Ci Le 26 décembre OIJairl.co 2002,1a société !Il CletHIItl, liée à la des Raéliens, ~• annoncart la du clonage • --•"'-"'.~""" humains, les embryons clonés étant implantés dans l'utérus de la mère.

Cette action éta~ présentée comme une simple technique supplémentaire de procréation assistée, mais elle pose de nombreux problèmes éthiques.

• En premier lieu, la technique de clonage des mammifères n'est pas au point.

Les avortements, malformations, altérations génétiques imprévues, etc., sont encore trés nombreux au regard du · nombre de naissances à terme, et les animaux obtenus ainsi vieillissent à une v~esse accélérée, sans que l'on comprenne pourquoi.

Si ce risque est supportable concernant des animaux , il est beaucoup trop important pour les hommes.

• Les risques de dérive, déjà importants pour les techniques classiques de procréation, sont ici démult ipliés car les fantasmes d'autoreproduction trouvent dans cette technique l'occasion de s'incarner, avec des dangers extrêmement graves pour le développement psychique de l'enfant (considéré comme un double de l'adulte).

• Le risque existe aussi de clonage « utilitaire », par exemple pour se constituer une " banque » d'organes pour d'éventuelles greffes en les prélevant sur des humains clonés (alors que les techniques de culture d'organes isolés ou la transgenése animale sont dans ce domaine bien plus prometteuses).

Ces essais, à supposer qu'ils soient réels (aucune preuve n'en ayant été apportée), présentent donc de graves manquements à la déontologie scientifique et médicale, et ont été unanimement condamnés par la communauté. »

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