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clonage - science.

Publié le 27/04/2013

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clonage - science. 1 PRÉSENTATION clonage, obtention d'un clone -- groupe d'organismes (unicellulaires ou pluricellulaires) ou embryons génétiquement identiques entre eux, c'est-à-dire possédant les mêmes gènes -- par des techniques de manipulations cellulaires. On peut distinguer deux grands types de clonages : le clonage « cellulaire «, exposé ici, qui se fonde sur la manipulation de cellules, et le clonage moléculaire, qui concerne les gènes. Pour une présentation de cette technique de génie génétique, voir l'article clonage moléculaire. 2 HISTORIQUE 2.1 Origines expérimentales Le clonage trouve ses origines dans les débuts de l'embryologie, avec des expériences visant à étudier les mécanismes du développement précoce de l'ovule fécondé (oeuf ou zygote), et le rôle des différentes régions de l'oeuf (ou zygote). Dès la fin du XIXe siècle (1891), le biologiste et philosophe allemand Hans Driesch, au cours de ses expériences sur l'oursin, découvre que si l'on sépare les deux cellules (blastomères) issues de la première division de l'oeuf fécondé, on obtient deux embryons complets et viables, mais plus petits que la normale. Dans les années 1920, son compatriote Hans Spemann (1869-1941) montre que si l'on divise artificiellement en deux cellules, selon un certain plan, un oeuf fécondé d'amphibien, on obtient deux embryons identiques et viables. De nombreux invertébrés ont ensuite 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). 2.2 Des grenouilles aux mammifères Dans les années 1950, Robert Briggs et Thomas King cherchent à savoir si, après les premières divisions de l'embryon, une partie du matériel génétique est perdu dans certaines cellules ou si, au contraire, le matériel génétique reste complet. Ils pratiquent alors, sur les grenouilles, les premières expériences de transfert de noyau. Après avoir aspiré le noyau d'un ovule de grenouille, ils injectent à sa place un noyau prélevé dans une cellule d'embryon au stade huit ou seize cellules de la même espèce de grenouille. Ils constatent que dans 80 p. 100 des cas, l'ovule ainsi manipulé se développe en un embryon complet et viable, ce qui démontre que la totalité du matériel génétique est conservée. En 1975, le biologiste John B. Gurdon réalise des expériences similaires, mais en utilisant comme cellules donneuses de noyau des cellules différenciées provenant d'embryons plus âgés, de têtards, ou même de grenouilles adultes. Il obtient également le développement d'embryons viables, montrant ainsi que dans une cellule différenciée, si seule une partie du patrimoine génétique s'exprime, celui-ci n'a pas disparu, mais est seulement inactivé. Les différentes techniques de clonage explorées par les scientifiques sur les amphibiens sont ensuite expérimentées sur les mammifères. Le transfert de noyau embryonnaire dans un ovule est, tout d'abord, mené à bien chez la souris, puis chez d'autres espèces, et le premier clone de veau de ce type est obtenu en 1986. Sept ans plus tard, en 1993, les Américains Jerry Hall et Robert Stillman (université de Washington) appliquent à l'homme la technique de séparation des blastomères, provoquant la première polémique liée au clonage humain. Ils obtiennent, à partir d'oeufs issus de fécondations in vitro, des embryons jumeaux et triplés, en tout, 48 embryons humains qui seront congelés, puis détruits. Parallèlement, les recherches se poursuivent sur le transfert de noyau somatique de cellule adulte chez les mammifères, expériences qui se soldent pendant des années par des échecs. Les données changent avec la naissance, en février 1997, de la brebis Dolly, premier mammifère cloné à partir d'une cellule d'un individu adulte -- un clonage réalisé par l'équipe écossaise de Ian Wilmut, à Édimbourg, durant l'été 1996, après 276 tentatives infructueuses. Ian Wilmut et son équipe fusionnent pour cela les noyaux de cellules de glandes mammaires d'une brebis adulte gestante (à savoir des cellules extrêmement différenciées), avec des ovocytes -- auparavant privés de leur noyau -- d'une autre race de brebis. Ils réimplantent ensuite ces oeufs chez des brebis porteuses. La brebis issue de ce clonage, Dolly, est physiquement identique à la brebis adulte donneuse de cellules de glande mammaire. Ce faisant, les chercheurs ont démontré que l'on peut réactiver le génome complet de n'importe quelle cellule animale, même hautement différenciée. Depuis Dolly, de nombreux autres mammifères ont été clonés, en particulier des vaches et des cochons, puis les premiers chat (fin 2001), lapin (2002) et rat (2003) domestiques. Le premier membre cloné de la famille des équidés (la famille du cheval), un mulet, a vu le jour en 2003 ; le premier chien cloné en 2005. 3 TYPES ET TECHNIQUES DE CLONAGE Le clonage cellulaire comprend d'une part les techniques de clonage ...

« 3.1.2. 1 Transfert de noyau de cellule embryonnaire Cette technique consiste à prélever le noyau d’une cellule d’un embryon à un stade précoce de son développement (huit ou seize cellules) et à l’injecter dans un ovocyte (ovule) dont le propre noyau a été enlevé.

La cellule œuf ainsi obtenue, qui possède 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. 3.1.2. 2 Transfert de noyau somatique de cellule adulte On utilise dans ce cas, comme cellule donneuse de noyau, non une cellule embryonnaire totipotente, mais une cellule adulte, somatique (non sexuelle) et différenciée (c’est-à-dire n’exprimant qu’une petite partie des gènes de son patrimoine).

La technique est identique à la précédente : le noyau de cette cellule somatique est prélevé, puis injecté à l’intérieur d’un ovule dont le propre noyau a été ôté.

L’organisme issu du développement de cet ovule est génétiquement identique à l’organisme qui a fourni le noyau somatique.

C’est en quelque sorte un jumeau de cet organisme, mais produit à l’âge adulte. Si cette technique fait depuis 1996 l’objet de nombreuses expériences sur des mammifères variés, elle est cependant loin d’être au point.

Tout d’abord, seule une infime partie (quelques pour cent à peine) des embryons clonés se développent normalement et arrivent à terme.

De surcroît, parmi ces derniers, une forte proportion développe, au cours de sa croissance ultérieure, diverses pathologies et malformations des organes vitaux (cœur, foie, poumons…).

Il semblerait que leur système immunitaire soit également soumis à des dysfonctionnements.

Enfin, il existe chez un certain nombre d’entre eux un phénomène de vieillissement précoce, constaté pour la première fois chez Dolly — celle-ci est apparue vieillir plus tôt et plus vite qu’une brebis « normale », comme si elle cumulait son âge et celui de sa « mère » au moment de l’expérience.

Au total, on constate des pathologies chez environ 30 p.

100 des veaux clonés et chez 60 p.

100 des souris.

Une moyenne de 40 p.

100 des mammifères ainsi clonés meurent prématurément. 3. 2 Clonage thérapeutique Le clonage thérapeutique se fonde sur les mêmes techniques que le clonage reproductif, mais n’est pas destiné à créer un nouvel individu.

Il se pratique en transférant un noyau cellulaire dans un ovule, afin de récupérer des cellules embryonnaires (cellules souches) destinées au remplacement de fonctions ou d’organes défectueux.

C’est un mode de clonage à partir d’un patrimoine génétique entier capable de générer un embryon.

Le développement de cet embryon est stoppé vers le cinquième jour (date antérieure au moment où, in vivo, l’embryon s’implanterait dans la paroi de l’utérus).

Il représente un réservoir de cellules souches, capables, dans certaines conditions, de former des tissus différenciés — raison pour laquelle ce clonage est également qualifié de « clonage pour la dérivation ». 4 APPLICATIONS ET PERSPECTIVES 4. 1 Le clonage thérapeutique Le but du clonage thérapeutique est la thérapie cellulaire.

L’utilisation de cellules humaines dans un but médical existe déjà : ce sont, par exemple, les greffes de peau ou de moelle osseuse.

Dans le cas du clonage thérapeutique, les cellules utilisées seraient des cellules souches prélevées sur un embryon.

Les applications thérapeutiques potentielles sont multiples.

Ces cellules embryonnaires, après avoir été engagées dans une voie de spécialisation, pourraient permettre le traitement de maladies comme la maladie de Parkinson, d’Alzheimer, de désordres métaboliques comme ceux entraînés par le diabète insulino-indépendant (diabète sucré), voire des cancers.

Elles pourraient également être précieuses pour régénérer la peau des grands brûlés.

Ces applications impliquent une parfaite maîtrise de tous les aspects de la différenciation cellulaire, car une greffe de cellules embryonnaires non différenciées constitue un risque majeur de formation de tumeurs.

Les progrès restant à réaliser demeurent donc importants, mais de grands besoins existent pour une nouvelle médecine dite « régénératrice » — le clonage thérapeutique est à cet égard une piste essentielle. 4. 2 Le clonage reproductif 4.2. 1 Applications en recherche fondamentale L’une des premières applications du clonage animal reproductif est la recherche fondamentale : de telles expériences permettent en effet d’explorer les mécanismes fins du développement, et de déterminer le rôle des gènes et celui de l’environnement.

On sait que la personnalité ou l’intelligence sont en grande partie conditionnées par l’environnement et le vécu, mais dans quelle mesure exactement ? Le modèle animal a également montré qu’un clone, s’il est génétiquement identique à son « parent », ne l’est pas complètement sur le plan physique (chez le chat, par exemple, la couleur du pelage diffère légèrement) — ce phénomène vient du fait que le noyau cellulaire est transféré dans un environnement (le cytoplasme d’un ovule) différent de son environnement d’origine. Par ailleurs, la production de clones pour remplacer les actuels animaux de laboratoires permettrait aux scientifiques de s’affranchir des différences génétiques qui compliquent la lecture des résultats des expériences.

L’obtention, depuis novembre 2002, de plusieurs rats clonés viables et en bonne santé ouvre dans ce cadre des perspectives prometteuses dans l’étude de pathologies du système vasculaire (telle l’athérosclérose et l’hypertension…) et de l’obésité — le rat, plus encore que la souris, est en effet un très bon modèle expérimental pour les maladies humaines. 4.2. 2 Production d’animaux d’élevage Le clonage d’animaux adultes ouvre des perspectives en matière de sélection des animaux d’élevage : sous réserve que le rendement en soit considérablement amélioré (et donc la technique rendue moins coûteuse), les éleveurs pourraient envisager de cloner ainsi leurs meilleurs producteurs de lait, de viande ou de laine.

La 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.. »

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