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Pour le clonage à long terme en biologie, désigne le reproduction asexuée, naturel ou artificiel, d'un organisme vivant tout ou même une seule cellule. Le terme dérive de l'ancien κλών grec (Klon « branche », « branche »).

Dans la nature, ce mode de jeu se produit dans certains organismes unicellulaires, certains invertébrés (flatworms, annélide) Et quelques-uns plantes.

en agriculture le terme est utilisé pour décrire un homme technique a longtemps utilisé pour reproduire les plantes boutures, Margotte et greffes.

en génie génétique moléculaire ou biotechnologie le mot indique parfois la lecture des sections de la chaîne ADN. Dans le processus, ils sont utilisés Les vecteurs de clonage.

dans moderne génétique, et appliqué dans les sciences biologiques en général, le clonage est la technique de produire des copies génétiquement identiques d'organismes vivants par l'intermédiaire d'une manipulation génétique. Dans ce dernier sens, le terme est devenu habituel depuis le années nonante, lors de la première Neal First (1994) Et Ian Wilmut (le père du célèbre Pecora Dolly - 1996) Essayé avec succès à cloner un mouton.
Le clonage d'un organisme dans le laboratoire, dans ce cas, cela signifie création égratignure un être vivant qui a la même information génétique de l'organisme de départ. Ainsi, les techniques de clonage fournissent ramasser et de transfert noyau d'une cellule somatique (à savoir, une cellule somatique) de l'organisme à cloner dans une nouvelle cellule d'oeuf de la même espèce de l'organisme à se répliquer. Étant donné que le noyau contient presque[1] toutes les informations génétiques nécessaires pour produire une forme de vie, l'œuf recevoir Elle développera dans un organisme génétiquement identique à donateur du noyau.[2]

clonage
Schéma de clonage simplifié

Histoire clonage

1938

Le scientifique allemand Hans Spemann Il a proposé une expérience transfert nucléaire pour voir si le noyau d'une cellule différenciée a pu reprogrammer l'express et des informations pour contrôler le développement embryonnaire. Il a décidé de retirer le noyau d'une cellule d'un embryon à un stade avancé de développement et le transfert dans le cytoplasme d'un ovocyte énucléé (privée de son noyau). Spemann mais il ne pouvait pas procéder à l'expérience du manque d'outils pour la manipulation et la dissection les cellules somatiques et germe.

1952

R. Briggs et T. J. King mettre en pratique l'expérience proposée par Spemann 14 ans avant la grenouille léopard (grenouille léopard).[3] Ils ont pris le noyau d'une cellule embryonnaire d'une grenouille au stade de blastula et ils se sont déplacés dans une cellule œuf énucléé (dépourvu de noyau). Il savait déjà que les noyaux étaient blastula totipotentes, à partir de cette expérience, on a vu que l'isolement chacun pourrait donner lieu à un nouvel individu. 60% de tous les noyaux transférés conduit à têtards, mais n'a jamais dépassé ce stade. En prenant des noyaux à un niveau de différenciation plus vous avez eu une diminution drastique de la probabilité de succès (cette limitation a été surmonté plus tard avec la synchronisation entre le donneur de cellules somatiques et cellules d'oeuf, il est très important que les cellules somatiques sont dans une phase de repos et entièrement différenciée, ils doivent également appartenir à un catégorie de cellules qui se reproduit rapidement). De cette expérience, cependant, ils ont commencé à formuler quelques questions:

  • le noyau bien différencié contient la totalité de la constitution génétique?
  • cela peut être reprogrammé pour le développement d'un nouvel individu?
  • les interactions du noyau transféré ovocyte permettent redifférencient le noyau et de diriger le développement?

1962

clonage
Xenopus laevis, l'un des premiers vertébrés clone

John Gurdon essayez à nouveau l'expérience de Briggs et King, en noyaux de cellules différenciées de l'intestin d'un têtard Xenopus laevis et les transférer dans une cellule œuf énucléé. Sur les 726 ménages déplacés seulement 10 développés jusqu'au stade de têtard. En utilisant la transplantation en série (à savoir placer un noyau intestinal dans un ovule, laissant se développer jusqu'au stade blastula, puis transférer les noyaux des cellules blastula en autant d'œufs, vous obtenez une plus grande dédifférenciation du noyau d'origine et un plus grand nombre de clones) il a obtenu un coup de 7%, et 7 de ces têtards metamorfosarono en grenouilles adultes fertiles.
L'expérience Gurdon diffère de celle de Briggs et King parce qu'il a été utilisé un organisme plus primitif de la grenouille léopard. Xenopus a une plus grande capacité de régénération, il peut en effet régénérer des membres perdus, et le développement initial est trois fois plus rapide que celle de grenouille léopard. Cette expérience, cependant, a été critiquée par Briggs et King, qui ont fait valoir que les cellules têtard pourraient être contaminés par les cellules germinales qui migrent et arrêtent souvent dans l'intestin, aussi ne pouvait pas dire avec certitude que les cellules d'un têtard si jeunes qu'ils étaient certainement différenciée. Pour annuler ces critiques, Gurdon et ses collègues ont cultivé des cellules épithéliales d'une grenouille pieds palmés à l'âge adulte. Il est reconnu que ces cellules ont été différenciées, car ils contiennent chacun kératine, la protéine caractéristique des cellules de la peau des adultes. Si les noyaux de ces cellules ont été transférées dans des ovocytes énucléés de Xenopus et activés, aucun de ces oeufs avec allé au-delà du noyau transféré de l'étape de nerula. Mais avec les transplantations en série, ils donné naissance à de nombreux têtards, mais ces têtards sont tous morts avant l'alimentation.

1981

En 1981, un jeune chercheur américain, Peter Hoppe, et un brillant chercheur d'origine allemande Karl Illmensee, a publié un article qui a rapporté avoir obtenu des souris après le transfert de noyaux de cellules embryonnaires au stade de blastocyste dans des ovocytes énucléés. Gestion de micromanipolare gamète femelle et l'embryon préimplantatoire d'une souris, Illmensee et Hoppe ont ainsi démontré qu'il était possible de cloner des mammifères aussi, la classe à laquelle appartient l'homme. Si l'expérience de Illmensee et Hoppe a confirmé la pluripotence des noyaux de cellules embryonnaires, l'étape suivante, le clonage à partir des noyaux provenant de cellules d'individus adultes, serait sans aucun doute prouvé la réversibilité des processus actifs dans la détermination de la différenciation des cellules. Malheureusement, malgré de nombreuses tentatives de répéter l'expérience de Illmensee et Hoppe, chercheur plus en mesure d'obtenir le développement complet d'un embryon de souris: embryologistes même les goûts de James McGrath et Davor Solter, qui a tenté de cloner des souris de à partir de carottes prélevées à partir de blastomères d'embryons à 2, 4, 8 cellules jusqu'à ce que le blastocyste (stade utilisée par Hoppe et Illmensee) toujours avec des résultats négatifs. En 1984, dans un article publié dans « Nature » du journal, ils ont déclaré que « le clonage de souris, en utilisant des techniques de transfert nucléaire, il est biologiquement impossible». Ni eux, ni d'autres chercheurs ont pu répéter l'expérience avec succès. Cet échec a conduit à la dissolution du groupe de recherche et Hoope Illmensee et le financement de ces études en biologie du développement ont été bloqués. Ils ont gardé que chez l'animal agricole pour l'intérêt économique qui pourrait survenir.

1986

En 1986, Willadsen a annoncé avoir quelques moutons clonés en transférant des noyaux d'embryons préimplantatoires dans des ovocytes énucléés. Quelques mois plus tard, en 1987, Neil First a publié un article démontrant qu'ils ont obtenu dans son laboratoire quelques veaux à partir de cellules d'embryon préimplantatoire, puis a obtenu un nouveau succès à partir des cellules de blastocystes, à savoir les mêmes cellules du nœud embryonnaire utilisées les années précédentes dans les expériences Illmensee et Hoppe sur des souris. En utilisant des techniques de transfert nucléaire, depuis 1986 jusqu'à aujourd'hui, nous avons obtenu des milliers de bovins, porcs et moutons.

1996

clonage
chariot exposée au Musée royal de l'Ecosse

En 1996, le groupe dirigé par Ian Wilmut, Roslin Institute d'Edimbourg en Ecosse, plus perfectionné la technique. De la désintégration des cellules embryonnaires noeuds moutons obtenu environ 20 cellules qui ne sont pas utilisés en tant que tels, mais plutôt cultivés in vitro pendant plusieurs jours, de façon à obtenir une population de milliers de cellules identiques entre eux. Chacune de ces cellules avaient la possibilité de donner naissance à un individu cloné, identique à des milliers d'autres personnes pouvant être obtenues à partir de cellules embryonnaires de la même population. Bien que le clonage des individus à partir de cellules embryonnaires ne constituait pas une nouveauté, au moins dans l'élevage du bétail, en Février 1997, les nouvelles qui a paru dans la revue « Nature » toujours le travail d'une équipe de recherche dirigée par Ian Wilmut, de la naissance de un agneau d'un ovocyte énucléé qui avait été transféré dans le noyau d'une cellule somatique d'un mouton adulte pris par surprise la communauté scientifique internationale. Examinons de près l'expérience Wilmut. Les cellules de la glande mammaire ont été perturbées et maintenues pendant une période de deux semaines, dans un milieu de culture dépourvu de certains nutriments afin de ralentir la division cellulaire et les enfermer dans une phase du cycle cellulaire connu sous le nom G0. Les cellules ont ensuite été incubées dans un milieu contenant le virus Sendai, qui en se liant à la membrane plasmatique de la cellule somatique facilite, après le transfert de celui-ci dans l'espace périvitellin de l'ovocyte, la fusion avec l'ovocyte. Dans l'expérience du groupe écossais, ils ont été transférés à 277 cellules somatiques dans le plus grand nombre d'ovocytes. Parmi ces ovocytes, 29 (soit 10,5 pour cent) ont été développés au stade de morula / blastocyste et ont ensuite été transférés dans l'utérus de 13 femelles. Sur ces 29 blastocystes, seulement il a terminé le développement jusqu'à la naissance d'un agneau, la célèbre Dolly. Une analyse du travail critique du groupe écossais émerge un point d'une importance conceptuelle extrême: l'incapacité de reconnaître l'une des cellules éclatées de la glande mammaire qui a contribué à la naissance de Dolly. À la suite de la désintégration des glandes mammaires, on obtient plusieurs types de cellules blocs - cellules épithéliales, fibroblastes et lymphocytes - cependant, qui, est très difficile de distinguer les caractéristiques morphologiques, à savoir le phénotype, après qui ont longtemps été cultivées in vitro. Jusqu'à présent, nous ne savons pas ce que la cellule somatique qui a permis la naissance de Dolly. Bien que la procédure adoptée par le groupe écossais a prouvé être ouvert à la critique, mais il ne fait aucun doute que cette expérience représente une étape importante dans l'histoire de l'embryologie, et enfin, 80 ans après les expériences Spemann, nous pouvons donner répondre aux questions posées alors: le génome d'une cellule somatique de mammifère adulte peut être reprogrammée dans le cytoplasme d'un ovocyte énucléé et est en mesure de soutenir le développement de l'embryon complet jusqu'à la naissance d'un nouvel individu.

1998

Ryuzo Yanagimachi et son groupe de recherche peuvent enfin arriver à la naissance de souris de noyaux somatiques dans des ovocytes énucléés (l'expérience de Illmensee qui n'a pas pu répliquer). Ils ont été utilisés dans d'autres types cellulaires tels que les bailleurs de fonds de base: les cellules folliculaires pile ooforo (Entourer l'ovocyte ovulé pour former un cumul précisément couronne d'appel ooforo), le Les cellules de Sertoli (Somatic composant du tubule séminifère, réguler la tendance de la spermatogenèse) et les cellules nerveuses (à partir de cortex cérébral des adultes). Dans cette expérience, au lieu d'avoir fusionner les membranes ovocytaire et la cellule somatique avec l'aide de virus Sendai il est préférable d'extraire et de transférer directement au noyau à l'intérieur de l'ovocyte. Seules les cellules folliculaires ont pu se développer jusqu'à la naissance.

Après 80 ans

En 1902, Hans Spemann, embryologiste allemand, divisé en deux un embryon de salamandre se compose de deux cellules. À la suite de la division, chaque cellule qui devient une salamandre adulte, ce qui prouve que chacune des premières cellules d'un embryon porte toute l'information génétique nécessaire à la création d'un nouvel organisme. Ces résultats contredisent l'hypothèse de 1885 Weismann que la quantité de l'information génétique transmise à partir d'une cellule diminue avec la division de chaque.

Spemann n'a pas été en mesure de diviser les cellules de l'embryon comme une salamandre Hans Adolf Edward Driesch Il a fait avant avec son expérience sur les oursins de mer. Au lieu de cela Spemann créé un noeud coulant d'un seul cheveu de son petit fils et serré le nœud coulant autour de l'embryon jusqu'à ce que les deux cellules divisées de l'embryon.

Spemann a répété l'expérience, divisant séparément les cellules d'embryons plus développés contrairement à la première expérience, la moitié seulement de l'embryon est passé de ces cellules embryonnaires plus développées de son Spemann ces résultats ont conclu que, à un moment donné dans le développement d'un embryon, qui Spemann appelé « détermination », la spécialisation des cellules embryonnaires est déterminée. Selon les conclusions de Spemann, juste avant ce temps peut être créé un organisme entier à partir d'un embryon de cellule.

Le clonage dans les plantes

Une expérience réalisée en 1958 par F.C. Steward et ses collègues pour voir si les cellules adultes, différenciées des plantes ont une constitution génétique complète consistait à isoler de petits morceaux de phloème à partir de racines de carottes, qui ont ensuite été mis dans des boîtes contenant du lait de coco. Ce liquide contient tous les facteurs et les nutriments nécessaires pour les hormones de croissance et de différenciation pour la plante.

Dans ces conditions, les cellules prolifèrent et forment une masse de tissu appelé Callo. Les plaques sont mises en rotation pour provoquer la désintégration de cette masse et le détachement des cellules dans la suspension.

Les cellules sont isolées et ont des nodules cellulaires d'origine comme radicelles. Les nodules sont finalement placés dans un milieu de culture solide et de ceux-ci on observe le développement d'une nouvelle usine de carotte complète et fertile.

L'expérience est favorisée par la capacité de régénération élevé de plantes, le clonage des plantes est en fait pratiqué normalement dans la nature comme méthode de propagation des espèces, mais aussi chez les animaux les cellules germinales représentent une population distincte, les plantes tirent normalement leur gametes cellules somatiques. Il est donc pas surprenant qu'une seule cellule végétale isolée peut donner lieu à tous les autres types de cellules et former un nouvel individu identique au donneur de cellules.

Applications pratiques

Parmi les domaines d'application possibles du clonage comprendrait les éléments suivants:

  • La protection biodiversité et la conservation des espèces en voie de disparition
  • Fixer les caractères obtenus par métissages et sélection
  • Remplacez le mode de reproduction normale lorsque les conditions de reproduction, par exemple la castration qui est réalisée afin d'obtenir des animaux de boucherie avec certaines caractéristiques ou pathologies (comme le stérilité), Ne permettent pas
  • Le clonage à des fins thérapeutiques insertion des espèces animales, végétales ou bactériennes, les gènes qui produisent des molécules utiles pour des pathologies humaines. la organismes génétiquement modifiés ainsi obtenus sont clonés pour obtenir une quantité suffisante de produit

Le rôle de l'ADN mitochondrial

Au cours des expériences après les effets sur les animaux clonés soit par des techniques de clonage avec des techniques transfert nucléaire il est devenu évident qu'une anomalie est émis l'hypothèse pourrait être d'une certaine façon impliqué dans l'apparition de diverses pathologies dans les clones, les pathologies qui sont précisément attribuables à une recombinaison de base incorrecte. De façon inattendue fait dans le génome du clone ne semble pas être présente une prépondérance importante de ADN mitochondrial dell 'ovocyte par rapport à celle du noyau implanté. Cet aspect particulier a donné lieu à 7 sur 10 bovins clonés analysés. Dans le cas des brebis chariot Au contraire, il a donné lieu normalement ADN mitochondrial la cellule d'oeuf qui présente dans le génome mitochondrial. On peut donc supposer que la ADN mitochondrial Elle est héritée selon des mécanismes encore que partiellement connus aujourd'hui.

en Italie

La loi 40 de 2004 punit les tests de chaque embryon humain d'un emprisonnement de deux à six ans et d'une amende de 50 000 à 150 000 euros. Ils sont cependant interdit les interventions de clonage par transfert nucléaire ou le fractionnement précoce de l'embryon ou ectogénèse tant pour la procréation ou de recherche. Dans ce cas, la phrase ci-dessus est augmentée. Les concurrents des circonstances atténuantes avec les circonstances aggravantes ne peuvent pas être considérées comme équivalentes ou répandue par rapport à ceux-ci. Est-ce que la suspension d'un à trois ans de pratique professionnelle contre l'exploitant d'une profession de la santé reconnu coupable d'une de ces infractions.

questions ouvertes

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: eugénisme et clonage humain.

Le clonage animal a ouvert le champ à une série de discussions éthiques sur ses applications potentielles dans les domaines moralement discutables.

notes

  1. ^ la ADN mitochondrial, qui ne sont pas transférées dans ce processus, il est généralement ignoré, car on pense que ses effets sur les organismes vivants sont relativement mineurs.
  2. ^ Vous ne pouvez jamais avoir un corps identique aussi ou somatique tous les autres aspects. Les conditions environnementales affectent le développement et ne sont pas reproductibles interactions entre l'organisme et les facteurs externes.
  3. ^ (FR) R. Briggs, T. J. King, La transplantation de noyaux vivants de cellules blastula dans les œufs de grenouilles énucléés, en Actes de l'Académie nationale des sciences, vol. 38, n ° 5, 1952, pp. 455-463, DOI:10.1073 / pnas.38.5.455.

bibliographie

  • Scott Francis Gilbert, biologie du développement, Bologne, Zanichelli, 1988. ISBN 88-08-06454-9.

Articles connexes

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