Chapitre 4
La transmission
de l'information génétique
IV) Le clonage
Exemple : la multiplication in-vitro chez les végétaux
Les plantes se reproduisent par la voie sexuée via les graines, mais elles utilisent pour certaines aussi une autre voie, celle de la multiplication végétative. La particularité de cette reproduction est que les plantes filles qui en sont issues sont identiques génétiquement à la plante mère : c'est le clonage végétal ou multiplication conforme qui est exploitée depuis des siècles par les horticulteurs et jardiniers : bouturage, marcottage, greffage…
La micropropagation in-vitro dérive de ce phénomène naturel. On cultive des explants végétaux stérilement, sur un milieu artificiel et dans un environnement contrôlé. Suite aux subcultures successives on obtient alors des plantes identiques à la plante de départ et que l'on peut multiplier à l'infini. On exploite ainsi la propriété de totipotence des cellules végétales.
Exemple : la multiplication in-vitro chez les végétaux
Les plantes se reproduisent par la voie sexuée via les graines, mais elles utilisent pour certaines aussi une autre voie, celle de la multiplication végétative. La particularité de cette reproduction est que les plantes filles qui en sont issues sont identiques génétiquement à la plante mère : c'est le clonage végétal ou multiplication conforme qui est exploitée depuis des siècles par les horticulteurs et jardiniers : bouturage, marcottage, greffage…
La micropropagation in-vitro dérive de ce phénomène naturel. On cultive des explants végétaux stérilement, sur un milieu artificiel et dans un environnement contrôlé. Suite aux subcultures successives on obtient alors des plantes identiques à la plante de départ et que l'on peut multiplier à l'infini. On exploite ainsi la propriété de totipotence des cellules végétales.
Multiplication in-vitro de Pomme de Terre
Exemple : le clonage par transfert de noyaux chez les animaux
Il consiste à insérer un noyau de cellule somatique dans un ovule préalablement vidé de son noyau puis à transférer l'embryon obtenu dans une mère porteuse.
Il consiste à insérer un noyau de cellule somatique dans un ovule préalablement vidé de son noyau puis à transférer l'embryon obtenu dans une mère porteuse.
Insertion d'un noyau dans un ovule
Exemple : le clonage reproducteur par scission d'embryons chez les animaux
Il consiste à diviser un embryon normalement formé par la réunion d'un spermatazoïde et d'un ovule (ovocyte) alors qu'il est encore à un stade très précoce de son développement. Il est difficile d'obtenir plus de deux clones avec cette technique, dont l'intérêt est donc très limité pour l'agriculture.
Exemple : le clonage thérapeutique chez les animaux
Le clonage thérapeutique est très différent du clonage reproducteur dans la mesure où les embryons clonés ne sont pas ici destinés à être réimplantés dans un utérus mais à être "détruits" après quelques jours de développement afin de récolter les cellules qui le constituent (les cellules-souches embryonnaires) et de les mettre en culture.
Les êtres vivants clonés
La brebis Dolly est le premier clone née en 1996 à partir d'un noyau de cellule "adulte". Sur près de 1 000 cellules de pis et d'ovules fusionnés, moins du tiers ont survécu, 29 se sont développées suffisamment pour être transplantées dans des utérus et après 276 tentatives, Dolly est la seule naissance qui a résulté de cette expérience. Mais comme tous les animaux nés grâce à cette technique, Dolly, d'apparence extérieure absolument normale, souffrait anomalies chromosomiques graves. Une maladie pulmonaire incurable et son vieillissement prématuré ont conduit à son euthanasie six ans après sa naissance.
La brebis Dolly
Il consiste à diviser un embryon normalement formé par la réunion d'un spermatazoïde et d'un ovule (ovocyte) alors qu'il est encore à un stade très précoce de son développement. Il est difficile d'obtenir plus de deux clones avec cette technique, dont l'intérêt est donc très limité pour l'agriculture.
Exemple : le clonage thérapeutique chez les animaux
Le clonage thérapeutique est très différent du clonage reproducteur dans la mesure où les embryons clonés ne sont pas ici destinés à être réimplantés dans un utérus mais à être "détruits" après quelques jours de développement afin de récolter les cellules qui le constituent (les cellules-souches embryonnaires) et de les mettre en culture.
Les êtres vivants clonés
La brebis Dolly est le premier clone née en 1996 à partir d'un noyau de cellule "adulte". Sur près de 1 000 cellules de pis et d'ovules fusionnés, moins du tiers ont survécu, 29 se sont développées suffisamment pour être transplantées dans des utérus et après 276 tentatives, Dolly est la seule naissance qui a résulté de cette expérience. Mais comme tous les animaux nés grâce à cette technique, Dolly, d'apparence extérieure absolument normale, souffrait anomalies chromosomiques graves. Une maladie pulmonaire incurable et son vieillissement prématuré ont conduit à son euthanasie six ans après sa naissance.
La brebis Dolly
Intérêts écologiques et économiques du clonage végétal
- permet la production d'un grand nombre de plantes génétiquement homogènes en un laps de temps court. En 1 an, on peut produire en théorie plus de 4 millions de plants d'œillets à partir d'un seul apex, ou encore 50 000 plants de framboisiers alors que traditionnellement on en obtient 50
- les plantes obtenues sont de qualité car en très bon état sanitaire, avec un enracinement régulier, des ramifications nombreuses, donc une vigueur accrue
- le volume de plantes nécessaire à la mise sur le marché des nouvelles variétés est plus rapidement atteint.
- la production de plantes in vitro permet de s'affranchir des saisons. Les cultures peuvent être ainsi programmées afin d'utiliser rationnellement les surfaces de serres
- la réduction du nombre de pieds mères nécessaire à la production de boutures permet un gain de place dans les serres d'où une économie d'énergie
- pour les espèces fruitières ou ornementales, en multipliant in vitro, il est possible de s'affranchir des portes-greffes. Ainsi les arbres ou arbustes obtenus ne présenteront pas de problème de rejet de "sauvageon".
- le microbouturage permet de multiplier des espèces difficiles à reproduire naturellement telles les orchidées d'où une diminution du coût de production. En faisant germer les graines d'orchidées in vitro , la présence des champignons symbiotiques est inutile
- la culture in vitro permet de multiplier des plantes stériles
- il est possible de conserver des variétés anciennes à l'abri des parasites et pathogènes, dans un espace réduit dû à la miniaturisation des vitroplants : plus de 1 000 plants/m²
- on peut reboiser très rapidement des plantations qui pourraient être ravagées par des parasites ou des catastrophes naturelles
- les vitroplants sont très facilement transportables d'un pays à l'autre sans risques sanitaires
Intérêts écologiques et économiques du clonage animal
- production en quantité d'animaux aux particularités économiques recherchées (très bonne vaches laitières, par exemple)
- maintient d'espèces en voie de disparition. En Chine, les scientifiques espèrent sauver les pandas géants de l'extinction
- création de modèles d'études sur des maladies particulières : animaux de laboratoires tous identiques présentant la même anomalie/caractéristique génétique
- le "pharming" ou fabrication de clones d'animaux de fermes (vaches, brebis, chèvre...) génétiquement modifiés pour produire des protéines ou des médicaments
Intérêt thérapeuthique des cellules-souches
- Parkinson et Alzheimer grâce à des cellules de cerveau différenciées
- diabète grâce à des cellules pancréatique productrice d’insuline différenciées
- blessures de la colonne vertébrale grâce à des cellules nerveuses différenciées
- maladies du système immunitaire comme la sclérose en plaques et l’arthrite rhumatoïde grâce à des cellules sanguines et de la moelle osseuse différenciées
BILAN :
La reproduction par clonage produit des organismes génétiquement identiques à celui de départ (à l'inverse de la reproduction sexuée).
- permet la production d'un grand nombre de plantes génétiquement homogènes en un laps de temps court. En 1 an, on peut produire en théorie plus de 4 millions de plants d'œillets à partir d'un seul apex, ou encore 50 000 plants de framboisiers alors que traditionnellement on en obtient 50
- les plantes obtenues sont de qualité car en très bon état sanitaire, avec un enracinement régulier, des ramifications nombreuses, donc une vigueur accrue
- le volume de plantes nécessaire à la mise sur le marché des nouvelles variétés est plus rapidement atteint.
- la production de plantes in vitro permet de s'affranchir des saisons. Les cultures peuvent être ainsi programmées afin d'utiliser rationnellement les surfaces de serres
- la réduction du nombre de pieds mères nécessaire à la production de boutures permet un gain de place dans les serres d'où une économie d'énergie
- pour les espèces fruitières ou ornementales, en multipliant in vitro, il est possible de s'affranchir des portes-greffes. Ainsi les arbres ou arbustes obtenus ne présenteront pas de problème de rejet de "sauvageon".
- le microbouturage permet de multiplier des espèces difficiles à reproduire naturellement telles les orchidées d'où une diminution du coût de production. En faisant germer les graines d'orchidées in vitro , la présence des champignons symbiotiques est inutile
- la culture in vitro permet de multiplier des plantes stériles
- il est possible de conserver des variétés anciennes à l'abri des parasites et pathogènes, dans un espace réduit dû à la miniaturisation des vitroplants : plus de 1 000 plants/m²
- on peut reboiser très rapidement des plantations qui pourraient être ravagées par des parasites ou des catastrophes naturelles
- les vitroplants sont très facilement transportables d'un pays à l'autre sans risques sanitaires
Intérêts écologiques et économiques du clonage animal
- production en quantité d'animaux aux particularités économiques recherchées (très bonne vaches laitières, par exemple)
- maintient d'espèces en voie de disparition. En Chine, les scientifiques espèrent sauver les pandas géants de l'extinction
- création de modèles d'études sur des maladies particulières : animaux de laboratoires tous identiques présentant la même anomalie/caractéristique génétique
- le "pharming" ou fabrication de clones d'animaux de fermes (vaches, brebis, chèvre...) génétiquement modifiés pour produire des protéines ou des médicaments
Intérêt thérapeuthique des cellules-souches
- Parkinson et Alzheimer grâce à des cellules de cerveau différenciées
- diabète grâce à des cellules pancréatique productrice d’insuline différenciées
- blessures de la colonne vertébrale grâce à des cellules nerveuses différenciées
- maladies du système immunitaire comme la sclérose en plaques et l’arthrite rhumatoïde grâce à des cellules sanguines et de la moelle osseuse différenciées
BILAN :
La reproduction par clonage produit des organismes génétiquement identiques à celui de départ (à l'inverse de la reproduction sexuée).