Un principe du génie génétique

« Cloner» fait le plus souvent penser à la brebis « Dolly », le premier mammifère cloné ou encore au film « La guerre des étoiles- l'attaque des clones ». On s'imagine ordinairement qu'il s'agit du dédoublement de l'individu effectué techniquement. Mais cloner est plus que cela. Les clones sont très répandus dans la nature par le fait qu'ils se multiplient rapidement  de façon asexuée. La plupart des organismes unicellulaires ainsi que de nombreuses plantes telles que les fraisiers ne se multiplient que par clones. Ce genre de reproduction est la plus ancienne forme de multiplication puisque les premiers organismes terrestres étaient unicellulaires. Dans l'agriculture, le clonage est une méthode efficace dans le but d'obtenir, par exemple, une sorte de pomme bien précise.

Les individus peuvent être les clones l'un de l'autre comme dans le cas de jumeaux uniovulaires. Les jumeaux uniovulaires (monozygotes) résultent d'une division de l'embryon dans le ventre maternel. Par définition, un clone est un groupe d'individus ou de cellules génétiquement identiques issu d'un précurseur commun.

L'étrange multiplication des étoiles de mer

Une forme un peu moins connue du clonage est la régénération, pratiquée par exemple par certaines sortes d'étoiles de mer. Lorsque l'on coupe un bras à une étoile de mer, de nouvelles étoiles de mer vont se former à partir des deux parties du corps. On assiste, chez le lézard, à la même capacité mais de façon atténuée : si, par exemple, l'on arrache la queue d'un lézard en fuite, il va s'en former une nouvelle. Toutefois, il ne se formera pas de nouveau lézard à partir de la queue arrachée. Plus les organismes sont supérieurs, plus petite sera leur capacité de régénération. Chez les oiseaux et les mammifères, elle est limitée à la cicatrisation d'une plaie et à la guérison des fractures.

Reproduction des gènes

Lorsque les scientifiques parlent de clonage génétique, ils ne pensent pas à la reproduction d'un organisme mais plutôt à celle d'un gène spécifique. Le clonage génétique est un élément du génie génétique ; il est le plus souvent une condition préalable à l'investigation d'un gène. La méthode est désormais routinière dans tous les laboratoires médicaux et biologiques.

La difficulté pour les chercheurs désireux d'étudier un gène humain est son accès: les gènes ne sont pas aussi accessibles que l'est par exemple un moteur de voiture, directement accessible en relevant le capot de la voiture. Le gène doit donc d'abord être rendu accessible ; les chercheurs vont alors produire par clonage la protéine correspondante pour l'étudier ou l'utiliser en pratique.

Dans le cas du clonage du gène insuline par exemple, les chercheurs vont prélever de la salive humaine : celle-ci contient de nombreuses cellules de la muqueuse buccale et chaque cellule renferme le patrimoine génétique global. Le patrimoine génétique (génome) est purifié des restes de matériel cellulaire puis analysé, non pas sur l'individu mais dans une éprouvette (ou in vitro). Ensuite, il faut trouver le gène approprié dans le génome. Les gènes humains sont la plupart du temps longs de quelques mille à dix-mille éléments mais le génome comprend 3.2 milliards d'éléments. Trouver le gène approprié correspond à la recherche d'une aiguille dans une botte de foin.

Les moyens auxiliaires au clonage

Pour ce faire, les chercheurs ont besoin de quelques moyens auxiliaires parmi lesquels les enzymes de restriction, outil indispensable au clonage (illustration 2.1). Ces enzymes sont comparables aux chiens de garde : dans la nature, ils protègent les bactéries de l'ADN étranger au moment où les virus transfèrent leur patrimoine génétique dans la bactérie. Les enzymes de restriction reconnaissent l'ADN étranger et le mettent en morceaux par un procédé appelé restriction. Les enzymes de restriction peuvent différencier leur propre ADN de l'ADN étranger puisque leur propre ADN est marqué : ils sont dotés d'une molécule chimique (un groupe méthyle) à des endroits précis comme s'il s'agissait d'un drapeau. L'ADN étranger par contre ne porte pas de drapeau.

Les enzymes de restriction travaillent de manière très pointue : ils reconnaissent les courtes séquences d'ADN puis coupent le brin. Un enzyme de restriction extrêmement utilisé par les chercheurs s'appelle Eco RI, il s'agit du premier enzyme de restriction détecté dans la bactérie Escherichia coli (E.coli). Il reconnait et coupe la séquence GAATTC en laissant des « bouts collants » (« sticky ends ») (cf. la séquence du film « Recombinant DNA Technology »). De cette manière, les fragments d'ADN ainsi obtenus peuvent à nouveau être reliés l'un à l'autre et ce, relativement facilement.

Pour effectuer un clonage, on utilise non seulement des enzymes de restriction mais également des plasmides. Les plasmides sont des « taxis géniques », ils peuvent assimiler l'ADN étranger et l'introduire dans une bactérie. Des bactéries telles que les bactéries E. coli se chargent alors de la production des gènes et des protéines. Les bactéries E. coli sont les organismes les plus utilisés par la plupart des laboratoires de recherche, ce sont les organismes les mieux étudiés scientifiquement.

Les chercheurs utilisent une « astuce » pour que le clonage fonctionne. Les plasmides utilisés ne peuvent non seulement assimiler l'ADN mais de plus, ils possèdent un gène qui confère aux bactéries ayant assimilé un plasmide une résistance envers l'antibiotique ampicilline. Les antibiotiques sont les médicaments les plus efficaces pour tuer les bactéries (illustration 2.2).

Dans notre expérimentation, les enzymes de restriction Eco RI découpent l'ADN humain récolté sur notre échantillon de salive. Ils se forment alors des milliers de fragments d'ADN- un seul contient le gène insuline recherché. Nous coupons également les plasmides bactériens à l'aide des mêmes enzymes. Grâce aux « bouts collants », nous pouvons remettre bout à bout les différents fragments. De nombreux plasmides n'assimilent rien, beaucoup d'autres l'ADN humain et quelques-uns seulement le gène insuline recherché. Les plasmides seront alors infiltrés dans les bactéries E. coli.