Animaux modifiés génétiquement au service de la recherche

Le génie génétique offre la possibilité de modifier de façon ciblée le patrimoine génétique des êtres vivants. Cette aptitude va être utilisée pour fabriquer dans des bactéries ou des cellules animales des médicaments tels que par exemple l'insuline humaine (cf. chapitre Cloner et Production de médicaments). Les modifications par génie génétique les plus fréquentes, que se soit dans la recherche ou dans la production de médicaments, se produisent dans les micro-organismes (bactéries, levure) ainsi que dans les cultures cellulaires. Cependant, des êtres vivants supérieurs tels que plantes ou animaux peuvent également être modifiés génétiquement de façon ciblée. Ceci a toute son importance puisque les connaissances acquises par les micro-organismes ou les cellules ne peuvent tout simplement pas être transposées sur un organisme supérieur.

Les maladies ou les processus physiques ne peuvent souvent pas être investigués dans les cellules spécifiques. La maladie d'Alzheimer par exemple est une maladie qui ne frappe pas uniquement les cellules spécifiques mais toutes les régions du cerveau. L'origine de la maladie est complexe et les chercheurs n'ont pas seulement recours aux « cellules spécifiques d'Alzheimer » mais également aux animaux modèles tels que les souris par exemple. Celles-ci peuvent développer une maladie pas entièrement identique à la maladie d'Alzheimer de l'individu mais qui s'y apparente. A l'aide de ces souris, les chercheurs vont étudier les causes de la maladie et tester de nouveaux traitements. D'autres exemples d'animaux modèles sont connus pour être utilisés lors de maladies telles que sclérose multiple, diabète, chorée de Huntington ou cancer.

Durant ces dernières dizaines d'années, les scientifiques du monde entier ont choisi une série d'animaux en tant qu' « organismes modèles » dont la souris et la mouche du vinaigre (ou drosophile) entre autres (cf. la liste ci-dessous). Ils se sont mis d'accord pour se concentrer sur quelques animaux au lieu de tester des milliers d'animaux différents. Les résultats peuvent alors être comparés entre les divers organismes modèles. Si par exemple un laboratoire de recherche situé à Helsinki a acquis de nouvelles connaissances sur la souris, d'autres chercheurs travaillant sur des souris de la même souche peuvent se baser sur ces connaissances qu'ils se trouvent à Vienne, Berne ou San Francisco.

Qu'est-ce qui distingue un animal pour être choisi comme organisme modèle ?

1. Il doit pouvoir bien vivre en laboratoire et se reproduire. Il doit pouvoir le faire dans un cadre restreint et ne doit pas être trop exigeant en ce qui concerne la nourriture et les influences extérieures.
2. La recherche doit avoir fait sur cet animal des expériences autres que par génie génétique.
3. Il doit pouvoir se reproduire rapidement et en grand nombre afin de réduire la durée de l'expérience.
4. Il doit pouvoir être bien modifié par le génie génétique.

Il est alors bien clair que l'éléphant ne remplit pas les conditions requises : 5 tonnes, des besoins alimentaires se montant à 100 kg par jour, une gestation de 22 mois rendraient difficile toute expérience. Il en est tout autre de la souris. Elle a une gestation de 3 semaines et ne pèse que 35 grammes. Il est donc logique que les chercheurs aient choisi des êtres vivants petits. Les animaux modèles les plus importants pour la recherche biologique moderne sont les suivants :

Le Caenorrhabditis elegans [1 mm]

Ce ver nématode, Caenorrhabditis elegans, vivant dans la terre mesure un millimètre et a une durée de vie de 20 jours. La durée de son développement étant courte et le nombre de ses cellules étant faible (le ver est constitué de 959 cellules) font de lui un organisme modèle très apprécié. De plus, ce ver est transparent ce qui permet une observation microscopique facilitée des cellules isolées et des organes de l'animal vivant.

La mouche du vinaigre (Drosophila melanogaster, drosophile) [3 mm]

La mouche du vinaigre ou drosophile est depuis bientôt 100 ans un animal de laboratoire apprécié des généticiens : les drosophiles sont petites, faciles à cultiver, elles passent d'oeuf à mouche en 10 jours et se  reproduisent rapidement. Initialement, elles furent utilisées dans la découverte des lois de l'hérédité et durant les 40 dernières années, elles furent avant tout au service de l'étude d'une des questions prédominantes en biologie :
« Comment d'une cellule unique, un organisme complet peut en être issu ? » Les défauts génétiques induisant des troubles dans le développement ont permis de repérer les gènes qui contrôlent ces procédés. Grâce au décryptage du patrimoine génétique de la drosophile et de l'être humain, on découvrit l'évidence : le développement de la drosophile et de l'être humain sont dirigés par des gènes très similaires.

Le poisson zèbre (Danio rerio) [4 cm]

Pourquoi les chercheurs ont-ils opté pour les poissons zèbres ? Ils sont légers, on peut les garder en grand nombre et ils se reproduisent rapidement. Leur développement rapide va permettre de signaler les modifications de leur patrimoine génétique en l'espace de peu de temps. Un jour après la fécondation, tous les organes essentiels sont déjà mis en place et la larve sort deux jours plus tard. En outre, les descendants sont transparents à quelques détails près de telle sorte que les différentes étapes de leur développement peuvent être observées sans grand investissement. Tous les vertébrés, l'être humain inclus, ont de nombreux points communs et les connaissances acquises grâce au poisson zèbre peuvent souvent être transférées à l'être humain.

La souris commune (Mus musculus) [10 cm]

Les souris blanches typiques également appelées souris de laboratoire sont apparentées aux souris domestiques. Leur corps est long de 7 à 11 cm auquel vient s'ajouter une queue de 7 à 10 cm. Les souris de laboratoire pèsent de 30 à 45 grammes. Elles ont jusqu'à huit portées par année de 3 à 8 petits. Elles atteignent leur maturité sexuelle après 4 à 6 semaines et elles peuvent vivre deux ans. Une souris peut donc avoir 150 descendants. Les souris sont donc des animaux de laboratoire idéaux. La souris commune fut élevée à des fins expérimentales dans diverses lignées ayant chaque fois des caractéristiques différentes. C'est ainsi que la lignée « NMRI » se prête particulièrement bien aux analyses biologiques de comportement, d'autres le sont pour la formation particulièrement précoce des tumeurs et seront donc utilisées dans la recherche contre le cancer, et d'autres encore pour tester des médicaments comme par exemple contre les attaques d'épilepsie.