Biotechnologie animale: introduction à la biotechnologie animale

Biotechnologie animale: introduction à la biotechnologie animale!

Le concept de culture de tissu animal est apparu pour la première fois en 1903, lorsque les scientifiques ont découvert la technique de division cellulaire in vitro (dans une éprouvette). Ross Harrisson a débuté la technique de culture de tissu animal en 1907 en utilisant du tissu de grenouille.

Cette technique était initialement limitée aux animaux à sang froid. Cependant, des études ultérieures ont même amené les animaux à sang chaud dans sa sphère. Au fil des ans, divers tissus ont été utilisés comme explants et la technique de culture tissulaire est devenue l’élément essentiel de la biotechnologie animale.

Applications de la culture de tissus animaux:

Les outils biotechnologiques modernes ont également eu une influence remarquable sur la biotechnologie animale. De nombreuses techniques innovantes sont constamment utilisées dans le monde entier pour améliorer le bétail. Le fondement de cette approche réside dans l’altération à différents niveaux biochimiques et moléculaires. Ces techniques s'avèrent extrêmement utiles pour développer des animaux résistants aux maladies, en bonne santé et plus productifs.

Certains des domaines dans lesquels ces techniques moléculaires peuvent s'avérer utiles incluent:

Élevage:

Bien que les programmes d’élevage traditionnels existent depuis de nombreuses années, leur application reste limitée. Ils ne sont pas très spécifiques, car une sélection classique aboutirait à un croisement entre deux animaux où plusieurs gènes pourraient être transférés simultanément.

Ici, certains gènes peuvent être utiles alors que d'autres peuvent être gênants. Mais la technologie de l’ADN recombinant a permis d’élever des animaux avec une grande précision. Des gènes spécifiques peuvent être insérés dans un embryon d'animal sans provoquer de changement dans d'autres gènes présents dans le même animal.

L'une des principales applications de cette technique est le développement de nouvelles races de vaches productives capables de produire un lait plus nutritif. Le lait d'une vache ordinaire manque de lactoferrine, une protéine contenant du fer, essentielle à la croissance du nourrisson.

Des scientifiques de Gen Pharm International, en Californie, ont mis au point le taureau transgénique Herman, qui a été microinjecté avec le gène humain de la lactoferrine. L'élevage d'Herman et de ses descendants constituera une nouvelle source de lait nutritif.

Vaccins:

Des milliards de dollars sont dépensés chaque année pour améliorer les animaux de ferme et leurs soins de santé. Les scientifiques tentent maintenant d'utiliser la technologie de l'ADN recombinant pour produire des vaccins destinés aux animaux. Un vaccin extrêmement efficace a déjà été mis au point pour la pseudo-rage du porc (virus de l'herpès). Ce vaccin a été fabriqué de manière conventionnelle en tuant des microbes causant des maladies.

Cela présentait un risque élevé de survie de certains de ces microbes. Un exemple courant est la fièvre aphteuse fatale. Il y a eu de nombreux cas en Europe où l'utilisation du vaccin contre la fièvre aphteuse a effectivement provoqué une épidémie de la maladie. Les vaccins recombinants modernes ne sont pas injectés avec ces germes. Ils sont donc sûrs à utiliser et ne présentent aucun risque de ce type.

La production de vaccins conventionnels est une affaire coûteuse et peu volumineuse. Mais les systèmes de production recombinants modernes ont ouvert de nouvelles perspectives sur le vaste marché des vaccins efficaces. Les vaccins recombinants marquent également leur rythme de développement rapide.

Les vaccins conventionnels peuvent nécessiter vingt à trente ans de recherche et d’expérimentation avant d’être prêts à être utilisés. Cela a entraîné une carence en vaccins importants. Les vaccins modernes sont préparés dans un délai beaucoup plus court. De plus, ces vaccins sont actifs même à température ambiante. Leur mouvement et leur stockage devient ainsi beaucoup plus facile.

Améliorer la nutrition animale:

La nutrition animale est une autre préoccupation majeure qui peut être résolue à l'aide d'outils biotechnologiques. Nous avons vu comment certaines bactéries ont été efficacement utilisées pour surexprimer des protéines à des fins thérapeutiques. De même, les protéines animales telles que les somatotropines peuvent être surexprimées par les bactéries et générées en plus grande quantité à des fins commerciales.

Donner de petites quantités de ces protéines à des animaux tels que les moutons et les vaches a déjà montré une augmentation de l'efficacité de conversion des aliments pour animaux. La manipulation biotechnologique peut aider à générer de la somatotrophine porcine (PST), qui améliore non seulement l'efficacité alimentaire des porcs de 15 à 20%, mais présente également des avantages importants pour les systèmes de santé humaine. La TVP contribue également à réduire les dépôts de graisse.

Une autre hormone de croissance, la somatotrophine bovine (BST), est administrée aux vaches laitières afin d’améliorer leur production de lait jusqu’à vingt pour cent. Ce traitement hormonal augmente la consommation de nourriture de l'animal et améliore également le rapport lait / nourriture de 5 à 15%.

Le facteur de libération de l'hormone de croissance (GHRF) est une autre protéine qui aurait augmenté l'efficacité alimentaire des animaux. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une hormone de croissance, il aide l'animal à augmenter la production de protéines de croissance (hormones).

L'utilisation initiale de cette technologie a été suivie de la crainte de transférer ces hormones à l'homme par le biais de lait et de produits carnés. Cependant, des études approfondies ont mis fin à ces craintes. Des tests ont prouvé que ces protéines n’ont aucun effet sur le corps humain et sont donc sans danger pour la consommation.

Création d'animaux transgéniques:

Moutons transgéniques:

Dolly, le mouton a été créé en Écosse en 1997 par la technique du transfert nucléaire. Ici, le noyau d'une cellule mammaire "donneur" a été injecté dans une cellule receveuse (ovule) (dont le noyau avait été retiré). Cette cellule a ensuite été implantée chez une mère porteuse réceptive et s'est finalement développée en Dolly - le «clone du donneur». Cela a été suivi par la naissance de Polly - l'agneau transgénique contenant un gène humain (Fig. 3).

Le développement de Dolly et Polly, les premiers animaux clonés, a créé des vagues partout dans le monde. Cet exploit est en effet significatif, car il marque non seulement une grande réussite scientifique, mais ouvre également la voie à la génération de nombreux autres animaux clonés, porteurs de précieuses protéines humaines.

Chèvre transgénique:

Dans ce cas, les cellules fœtales ont été obtenues chez un fœtus de chèvre femelle âgé de trente jours. Le gène AT III, un gène humain codant pour la protéine anticoagulante, a été accroché au promoteur et injecté dans le noyau de l'oeuf nouvellement fécondé.

Après avoir retiré le noyau de l'ovule receveur (état énucléé), l'ovule du donneur a été fusionné avec des cellules de fibroblastes foetaux possédant le gène humain. Par la suite, l’embryon cloné a été transféré chez une chèvre mère receveuse.

La progéniture féminine ainsi développée est capable de produire du lait contenant des protéines humaines. Cette protéine peut être facilement extraite du lait et utilisée à de nombreuses fins pharmaceutiques. Le développement de ces chèvres avec des gènes humains est l'une des premières applications du processus de transfert nucléaire.

PPL Therapeutics, une société basée au Royaume-Uni, a déjà développé cinq agneaux transgéniques. Alan Colman, directeur de la société, explique que ces agneaux sont la concrétisation de la vision de produire des troupeaux instantanés ou des troupeaux produisant très rapidement de fortes concentrations de précieuses protéines thérapeutiques. Récemment, des porcs ont également été clonés en utilisant des techniques de clonage plus innovantes. Ces porcs pourraient être très utiles pour l'industrie alimentaire.

Xénotransplantation: Transplantation d'organes d'une espèce à une autre

La transplantation d'organes, le dernier exploit dans le domaine de la biotechnologie, s'est révélée être un traitement rentable pour les maladies du cœur, des reins, des poumons et d'autres. On pense que les organes d’espèces telles que les porcs sont des sources prometteuses d’organes donneurs pour l’homme. Cette pratique est appelée «xénotransplantation».

La première expérience de xénotransplantation a été réalisée en 1905, lorsqu'un chirurgien français a transplanté des tranches de rein de lapin chez un patient humain. Les premières expériences de greffe de rein de chimpanzé chez l'homme ont été menées en 1963-1964. L'un des patients ayant reçu le rein greffé a survécu pendant neuf mois.

Les valves cardiaques transplantées de porc sont couramment utilisées pour traiter différentes formes de maladies cardiaques graves. Les cellules animales encapsulées sont également considérées comme une voie de recherche prometteuse dans le traitement du diabète. Maladie de Parkinson et douleur aiguë causée par certains traitements médicamenteux. Les liquides et les tissus des vaches sont également utilisés depuis des décennies pour la fabrication de médicaments et d’autres produits de santé.

Le système immunitaire du corps humain contre les infections constitue le principal obstacle à la xénotransplantation. Parfois, l'introduction d'un tissu non humain dans le corps humain crée un rejet hyperactif et tout le corps peut couper le flux de sang vers l'organe donné. Là encore, la biotechnologie intervient pour sauver la situation. Les porcs sont maintenant clonés pour produire des organes qui seront reconnus par le corps humain.

Ces porcs sont développés en micro-injectant du matériel génétique provenant de cellules de peau de porc foetales dans des œufs, qui ne possédaient pas de matériel génétique propre. Cette méthode est connue sous le nom de «technique d'Honolulu», du fait que ce sont Teruhiko Wakayama et son groupe de l'Université de Honolulu (États-Unis) qui ont utilisé pour la première fois cette méthode pour cloner des souris.

Cette technique a conduit au développement du premier clone de mammifère mâle. Cette méthode est hautement privilégiée car elle implique uniquement le transfert de la cellule donneuse foetale. D'autres méthodes, comme celle utilisée dans le clonage de Dolly, nécessitent la fusion de la cellule donneuse entière avec l'œuf énucléé.

Xena - le cochon noir cloné pourrait constituer un pas en avant dans la production d’organes destinés à la transplantation. La prochaine étape consisterait à modifier le génome de ce porc cloné, de sorte que les organes obtenus à partir de ces animaux ne puissent constituer une menace de rejet lorsqu’ils sont utilisés pour la transplantation. Cependant, le dilemme éthique de telles transplantations et la probabilité de transmission de virus de maladies inconnues restent à résoudre.

Transfert d'embryon:

Le transfert d'embryons de bovins est une autre technique de manipulation génétique. Le principal avantage du transfert d'embryons est qu'il augmente la capacité de reproduction des bovins utiles tels que les vaches et les buffles. Un tel transfert peut également réduire l'intervalle de génération entre les étapes de sélection en ayant un pourcentage élevé de progéniture de jeunes donneurs.

Dans certains cas, le transfert d'embryons permet même à des vaches et des buffles rendus stériles à la suite d'une maladie, d'une blessure ou du vieillissement de procréer. Des techniques de transfert d'embryon (ET) ont également été développées pour les chameaux et les veaux. Cette étude a été réalisée au Centre national de recherche sur les chameaux à Bikaner.