Par George Seidel
Cela fait 20 ans que des scientifiques écossais ont parlé au monde de Dolly le mouton, le premier mammifère cloné avec succès à partir d’une cellule corporelle adulte. La particularité de Dolly est que ses « parents » étaient en fait une seule cellule provenant du tissu mammaire d’une brebis adulte. Dolly était une copie génétique exacte de ce mouton – un clone.
Dolly a capturé l’imagination des gens, mais ceux d’entre nous sur le terrain l’avaient vue à travers des recherches précédentes. Je travaille avec des embryons de mammifères depuis plus de 40 ans, certains travaux dans mon laboratoire se concentrant spécifiquement sur diverses méthodes de clonage du bétail et d’autres espèces d’élevage. En fait, l’un des coauteurs de l’article annonçant que Dolly a travaillé dans notre laboratoire pendant trois ans avant d’aller en Ecosse pour aider à créer le célèbre clone.
Dolly a été une étape importante, inspirant les scientifiques à continuer d’améliorer la technologie de clonage ainsi qu’à poursuivre de nouveaux concepts dans la recherche sur les cellules souches. La fin du jeu n’a jamais été signifiée être des armées de bétail génétiquement identique: les chercheurs continuent plutôt d’affiner les techniques et de les combiner avec d’autres méthodes pour dynamiser les méthodes traditionnelles d’élevage d’animaux et obtenir des informations sur le vieillissement et la maladie.
Pas le sperme habituel + Oeuf
Dolly était une brebis parfaitement normale qui est devenue la mère de nombreux agneaux normaux. Elle a vécu jusqu’à six ans et demi, lorsqu’elle a finalement été abattue après une maladie contagieuse qui s’est propagée dans son troupeau , infectant les moutons clonés et reproduits normalement. Sa vie n’était pas inhabituelle; c’est son origine qui la rendait unique.
Avant les décennies d’expériences qui ont conduit à Dolly, on pensait que les animaux normaux ne pouvaient être produits que par la fécondation d’un œuf par un sperme. C’est ainsi que les choses fonctionnent naturellement. Ces cellules germinales sont les seules dans le corps dont le matériel génétique est mélangé et dans la moitié de la quantité de tout autre type de cellule. De cette façon, lorsque ces soi-disant cellules haploïdes se réunissent à fécondation, ils produisent une cellule avec le complément complet d’ADN. Réunies ensemble, la cellule est appelée diploïde, pour deux fois ou pour le double. Deux moitiés forment un tout.
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À partir de ce moment, presque toutes les cellules de ce corps ont la même constitution génétique. Lorsque l’embryon à une cellule duplique sa génétique matériel, les deux cellules de l’embryon à deux cellules sont génétiquement identiques. Lorsqu’elles dupliquent à leur tour leur matériel génétique, chaque cellule au stade de quatre cellules est génétiquement identique. Ce schéma continue de sorte que chacun des trillions de cellules dans un adulte est génétiquement exactement le même – que ce soit dans un poumon, un os ou le sang.
En revanche, Dolly a été produit par ce qu’on appelle le transfert nucléaire de cellules somatiques. Dans ce processus, les chercheurs retirent le matériel génétique d’un œuf et le remplacent par le noyau d’une autre cellule corporelle. L’œuf résultant devient une usine pour produire un embryon qui se développe en progéniture. Aucun sperme n’est sur la photo; au lieu de la moitié du matériel génétique provenant d’un spermatozoïde et l’autre moitié d’un ovule, tout provient d’une seule cellule. C’est diploïde depuis le début.
Un long chemin de recherche conduit à Dolly
Dolly était le point culminant de centaines d’expériences de clonage qui, par exemple, ont montré que des cellules embryonnaires et foetales diploïdes pouvaient être parents de descendants. Mais il n’existait aucun moyen de connaître facilement toutes les caractéristiques de l’animal qui résulteraient d’un embryon ou d’un fœtus cloné. Les chercheurs pouvaient congeler quelques-unes des cellules d’un embryon à 16 cellules, tout en produisant des clones à partir de les autres cellules; si un animal désirable était produit, ils pourraient décongeler les cellules congelées et faire plus de copies. Mais cela n’était pas pratique en raison des faibles taux de réussite.
Dolly a démontré que les cellules somatiques adultes pouvaient également être utilisées comme parents. Ainsi, on pouvait connaître les caractéristiques de l’animal cloné.
D’après mes calculs, Dolly a été le seul succès de 277 essais de transfert nucléaire de cellules somatiques. Parfois le processus de clonage par transfert nucléaire de cellules somatiques produit encore des embryons anormaux, dont la plupart meurent. Mais le pr l’ocess s’est considérablement amélioré, de sorte que les taux de réussite sont maintenant plus proches de 10%; il est cependant très variable en fonction du type de cellule utilisé et de l’espèce.
Plus de 10 types de cellules différents ont été utilisés avec succès comme «parents» pour le clonage. De nos jours, la plupart des clonages se font à l’aide de cellules obtenu par biopsie cutanée.
Plus de gènes peuvent affecter un clone
La génétique n’est qu’une partie de l’histoire. Même si les clones sont génétiquement identiques, leurs phénotypes – les caractéristiques qu’ils expriment – seront sois différent.C’est comme des jumeaux identiques naturels: ils partagent tous leurs gènes mais ils ne sont pas vraiment identiques, surtout s’ils sont élevés dans des contextes différents.
L’environnement joue un rôle énorme pour certaines caractéristiques. La disponibilité de la nourriture peut influencer le poids. Les maladies peuvent ralentir la croissance. Ces types d’effets sur le mode de vie, la nutrition ou la maladie peuvent influencer les gènes activés ou désactivés chez un individu; ceux-ci sont appelés effets épigénétiques. Même si tout le matériel génétique peut être le même dans deux clones identiques, ils peuvent ne pas exprimer tous les mêmes gènes.
Pensez à la pratique du clonage des chevaux de course gagnants. Les clones des gagnants seront parfois aussi des gagnants – mais la plupart du temps ils ne le sont pas. C’est parce que les gagnants sont des valeurs aberrantes; ils doivent avoir la bonne génétique, mais aussi la bonne épigénétique et le bon environnement pour atteindre ce potentiel de victoire. Pour Par exemple, on ne peut jamais reproduire exactement les conditions utérines éprouvées par un cheval de course gagnant alors qu’il était un fœtus en développement. Ainsi, le clonage de champions conduit généralement à la déception. D’un autre côté, il en résultera le clonage d’un étalon qui produit une forte proportion de chevaux gagnants. très fiable dans un clone qui élève de la même manière des gagnants. Il s’agit d’une situation génétique plutôt que phénotypique.
Même si la génétique est fiable, certains aspects de la procédure de clonage signifient que l’épigénétique et l’environnement sont sous-optimaux. Par exemple, les spermatozoïdes ont des moyens élégants d’activer les ovules qu’ils fécondent, qui mourront s’ils ne sont pas activés correctement; avec le clonage, l’activation se fait généralement par un choc électrique puissant. les étapes de clonage et de développement embryonnaire ultérieur sont effectuées dans des tubes à essai dans des incubateurs. Ces conditions ne sont pas des substituts parfaits pour l’appareil reproducteur féminin où la fécondation et le développement embryonnaire précoce se produisent normalement.
Parfois, des fœtus anormaux se développent à terme, entraînant des anomalies à la naissance. Le phénotype anormal le plus frappant de certains clones est appelé «syndrome de la grande progéniture», dans lequel les veaux ou les agneaux sont 30 ou 40 pour cent plus gros que la normale, ce qui entraîne des naissances difficiles. Les problèmes proviennent d’un placenta anormal. À la naissance, ces clones sont génétiquement normaux, mais sont trop gros et ont tendance à être hyperinsulinémiques et hypoglycémiques. (Les conditions se normalisent avec le temps une fois que la progéniture n’est plus influencée par le placenta anormal.)
Des améliorations récentes dans les procédures de clonage ont considérablement réduit ces anomalies, qui se produisent également avec la reproduction naturelle, mais à une incidence beaucoup plus faible .
Poursuite du clonage
Plusieurs milliers de mammifères clonés ont été produits dans près de deux douzaines d’espèces. Très peu d’entre elles concernent des applications pratiques, telles que le clonage d’un célèbre taureau Angus nommé Final Answer (décédé récemment à un âge avancé) afin de produire plus de bétail de haute qualité via le sperme de son clone.
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Mais le paysage de la recherche sur le clonage évolue rapidement. L’élément moteur de la production de Dolly n’était pas pour produire des animaux génétiquement identiques. Les chercheurs souhaitent plutôt combiner les techniques de clonage avec d’autres méthodes afin de modifier efficacement les animaux génétiquement – beaucoup plus rapidement que les méthodes traditionnelles d’élevage qui mettent des décennies à modifier les populations d’espèces telles que le bétail.
Un exemple récent est l’introduction du gène polled (sans cornes) dans les bovins laitiers, éliminant ainsi la nécessité du processus douloureux d’écornage.Une application encore plus frappante a été de produire une souche de porcs incapable d’être infectée par le très conta virus SDRP gieux et débilitant. Les chercheurs ont même fabriqué des bovins incapables de développer la maladie de la vache folle. Pour chacune de ces procédures, la transplantation nucléaire de cellules somatiques est une partie essentielle du processus.
À ce jour, la contribution la plus précieuse de ces expériences de transplantation nucléaire de cellules somatiques a été les informations et les connaissances scientifiques acquises. Ils « ont amélioré notre compréhension du développement embryonnaire normal et anormal, y compris les aspects du vieillissement, et plus encore. Ces informations aident déjà à réduire les anomalies congénitales, à améliorer les méthodes de contournement de l’infertilité, à développer des outils pour lutter contre certains cancers et même à réduire certaines des conséquences négatives. du vieillissement – chez le bétail et même chez l’homme. Deux décennies après Dolly, des applications importantes sont encore en évolution.
Cet article a été rédigé par George Seidel, professeur de sciences biomédicales à la Colorado State University, pour The Conversation. a été republié avec autorisation.