Types de clonage: Notes sur les types de clonage

Lisez cet article pour en savoir plus sur les différents types de clonage: clonage de cellules, clonage de gènes, clonage microbien, clonage de plantes et clonage d’animaux!

Le clonage est la production de structures vivantes génétiquement identiques à leur structure mère. Les variations génétiques sont absentes. Le clonage se produit naturellement dans les microbes à reproduction asexuée et les plantes à multiplication végétative. Les animaux inférieurs à reproduction asexuée, comme Amoeba proteus, produisent également des clones.

Courtoisie d'image: sh.educonv.com/pars_docs/refs/61/60983/img4.jpg

Les jumeaux identiques monozygotes sont également des clones car ils sont formés par la division du premier embryon à 2 cellules ou plus en deux parties égales. Les deux ont les mêmes caractéristiques génétiques. Le clone est donc une copie exacte du carbone ou des copies d’un parent vivant seul. Le clonage artificiel a été réalisé chez les animaux supérieurs. Sheep Dolly est un clone de sa mère. Le clonage est de plusieurs types: clonage cellulaire, clonage de gènes, clonage microbien, clonage de plantes et clonage d’animaux.

Clonage cellulaire:

Le clonage de cellules est la formation de plusieurs copies de la même cellule. Les cellules d'un clone sont identiques génétiquement, morphologiquement et physiologiquement. Le clonage cellulaire est requis dans les cas suivants:

(i) Multiplication de cellules ayant l'ADNr (ADN recombinant) et obtention du produit requis tel qu'une enzyme, une hormone, un anticorps, etc. en bonne quantité, par exemple une insuline, des anticorps monoclonaux.

ii) une analyse biochimique doit être entreprise,

(iii) étude de l’effet de différents facteurs sur la structure et le fonctionnement de cellules identiques,

(iv) étudier le processus de différenciation,

(v) maintien de lignées pures chez des organismes unicellulaires,

(vi) Maintien de l'ADNr et de l'ADNc dans les banques de gènes.

La totipotence est la capacité d'une cellule à devenir un organisme complet. Il est présent dans la plupart des cellules végétales. Au contraire, la pluriopotence est la capacité d'une cellule à développer un type de cellule dans le corps d'un animal, par exemple des cellules rénales ou des cellules cardiaques ou des cellules nerveuses. Habituellement, toutes les plantes sont totipotentes, mais chez les animaux, seuls les œufs fécondés (zygote) et les cellules souches du blastocyste embryonnaire sont totipotentes. Cependant, des techniques ont été développées pour développer des cellules animales.

Un tissu animal de petite taille est pris dans un nutriment liquide. Des protéinases et des agents liant le calcium y sont ajoutés. La culture est secouée mécaniquement. Il sépare les cellules. De même, les tissus végétaux peuvent être prélevés dans un milieu nutritif liquide et secoués mécaniquement lorsque les cellules se séparent. Les cellules séparées ont également tendance à se diviser. À l'aide d'une micropipette, des cellules uniques sont ajoutées à un milieu de culture frais pour la multiplication et la formation de clones de cellules.

Clonage de gènes:

Le clonage de gène est la formation de copies multiples du même gène. L'ADN est extrait d'un organisme en brisant ses cellules, en séparant les noyaux et en rompant l'enveloppe nucléaire. L'ADN séparé est soumis à des endonucléases. Les fragments d'ADN sont passés par électrophorèse.

Le gène sélectionné est séparé. Il peut être multiplié directement par une réaction en chaîne de la polymérase (PCR) à l'aide de la polymérase Taq. En variante, le gène peut être associé à un ADN plasmidique et à un autre ADN passager pour former un ADN recombinant. Ce dernier est inséré dans un hôte où le gène peut se multiplier avec la multiplication de l'hôte.

Applications du clonage de gènes:

(i) Utilité médicale:

Les bactéries peuvent être utilisées comme des usines vivantes pour la synthèse d'insuline, d'hormone de croissance, d'interféron, de vitamines et d'anticorps en y introduisant des gènes qui codent ces substances en même temps que les plasmides.

ii) utilité agricole:

Les gènes de fixation de l'azote des bactéries peuvent être transférés aux principales cultures pour stimuler la production alimentaire sans utiliser d'engrais coûteux.

(iii) gènes défectueux dans les foetus:

La technologie de l'ADN recombinant est utile pour savoir - gènes défectueux chez le fœtus. Certains de ces gènes peuvent également être réparés.

iv) Bibliothèque de gènes:

Les différents clones représentant tous les gènes d'un organisme sont appelés bibliothèque de gènes de cet organisme. À partir de la bibliothèque de gènes, un clone possédant un gène spécifique peut être identifié et ce gène peut être multiplié en cultivant le clone correspondant dans une culture à étudier. La séquence de bases dans ce gène peut être trouvée.

A partir de la séquence de bases, la séquence d'acides aminés dans un polypeptide peut être élaborée sur la base du code de triplet.

Clonage microbien:

Les microbes se multiplient de manière asexuée. Ils produisent des clones. Le clonage forme des millions de copies du même microbe. Par conséquent, une fois la souche souhaitée créée, le microbe est multiplié et utilisé dans le commerce. Traditionnellement, ils sont utilisés dans le commerce pour la fabrication de nombreux produits importants tels que le yaourt, le fromage, le vinaigre, l'acide lactique, les vitamines, les antibiotiques et les boissons alcoolisées. Ils sont constamment améliorés par des mutations pour un meilleur rendement. Un certain nombre de gènes ont été introduits dans des microbes afin d’obtenir des biochimies, des biochimiques industrielles et d’autres fonctions thérapeutiquement importantes.

Applications des microbes génétiquement modifiés:

Clonage de plantes:

Elle est réalisée par multiplication végétative et par culture tissulaire. Le clonage de plantes est utile pour la multiplication rapide de plantes rares génétiquement modifiées, d'importance agronomique. Les plantes importantes subissent d’abord des modifications génétiques par mutations, hybridation ou manipulation de gènes afin d’incorporer des caractères tels que la résistance aux maladies, la résistance à la sécheresse, la tolérance aux herbicides, un rendement élevé, une maturation précoce, des produits alimentaires ), etc. Le clonage rapide est ensuite effectué par culture tissulaire.

Les zones méristématiques présentes aux apex des racines et des pousses sont préférées pour une croissance rapide. Ils sont désinfectés, lavés, sectionnés et placés sur un milieu de culture. Les cellules sont séparées. Chaque cellule forme un callus qui peut être sous-cultivé. Les cals sont traités avec des hormones pour provoquer l'organogenèse et former des plantules puis des plantes.

Clonage d'animaux:

La formation d'un ou de plusieurs animaux génétiquement identiques à partir d'un seul parent est appelée clonage d'animal. Budding in Hydra produit des clones. Les jumeaux monozygotes (identiques) sont également clones les uns des autres. Ils se développent à partir d'un zygote en scindant l'embryon précoce. Dasypus novemcinctus (Armadillo) produit toujours un clone de 4 à 8 jeunes identiques du même sexe formés d'un seul zygote.

Expérience de Gurdon:

Les premières expériences réussies de clonage d'animaux ont été réalisées par Gurdon (1962). Il prenait des cellules épithéliales intestinales ou un têtard. Il a séparé le noyau de la cellule épithéliale. Le noyau a été inséré dans le noyau exempt d'œufs non fécondés de Xenopus laevis (crapaud). L'oeuf a eu un développement normal et a produit un crapaud. C'était un clone de ce crapaud qui a fait don de son noyau.

Le premier mammifère cloné au monde (Fig. 6.46 & 6.47):

Wilmut et ses collègues (1997), de l'Institut Roslin à Édimbourg (Écosse), ont produit le premier mammifère cloné au monde, un mouton, appelé Dolly. C'était un développement majeur du clonage animal. Ils ont pris des cellules du pis d'un mouton âgé de six ans. L'œuf non fertilisé d'un autre mouton adulte a été sorti.

L'oeuf était dénucléé. Le noyau non divisant d'une cellule de pis a été retiré et inséré dans l'oeuf dénucléé. En milieu nutritif, l'œuf a commencé à se séparer. Le jeune embryon a été implanté dans l'utérus (utérus) d'un troisième mouton. La mère porteuse a donné naissance à un agneau en bonne santé, Dolly, le 13 février 1997. Par la suite, plusieurs expériences de clonage ont été effectuées avec succès.

Clone de Gaur asiatique:

Des scientifiques du Massachusetts (États-Unis) ont récemment cloné une espèce en voie de disparition, le gaur asiatique (Bos gaurus), un mammifère à cornes bossu. Il a été cloné à partir d'une cellule à peau unique prélevée sur un gaur asiatique mort. La cellule cutanée a été fusionnée avec un œuf de vache dont le gène a été retiré. La cellule fusionnée a été transférée dans l'utérus d'une autre vache. Le veau gaur était né. Le gaur asiatique est la première espèce en voie de disparition à être clonée et le premier animal cloné à gester dans le ventre d'une autre espèce.

Clonage de bovins:

Les scientifiques du Japon ont cloné le bétail d'une manière différente. Ils ont réussi à élever jusqu'à huit veaux identiques à partir d'une cellule fécondée de leur mère (Fig. 6.48). Lorsque la vache mère s'est accouplée avec le taureau, elle a fécondé un œuf (zygote) dans son ventre. Cette cellule se divise en deux, puis en quatre, puis en huit.

Cet embryon est retiré de l'utérus. Les cellules embryonnaires sont ensuite séparées en utilisant une enzyme. Chaque cellule isolée est conservée dans un milieu nutritif, puis implantée dans l'utérus d'une vache «mère hôte» différente. Le ventre de la mère d'accueil doit accepter la cellule et la faire grandir. Chaque cellule devient un veau normal et en bonne santé.

Le clonage humain:

Bien que le clonage humain puisse aider à préserver le génotype souhaité d'un individu, il peut rester une présomption dans un proche avenir en raison de difficultés pratiques ou techniques non résolues et de raisons éthiques. En ce qui concerne les craintes exprimées à propos de la production de clones humains dans un proche avenir, il est indéniable que la plupart des traits de comportement humains sont acquis ou appris.

Ce que nous faisons ou pensons est principalement une activité dérivée ou modifiée par apprentissage ou formation. En tant que tels, les clones humains, s'ils sont produits à l'avenir, ne se comporteront pas de manière identique à leur «parent clone». Par exemple, il existe des différences dans le comportement ou la manière de travailler des jumeaux identiques élevés dans des conditions de vie variables. De plus, il est connu que l'expression de gènes est influencée par de nombreux facteurs et que l'environnement en fait partie.

Beaucoup de maladies héréditaires chez l'homme sont dues à des gènes récessifs à l'état homozygote. Les individus hétérozygotes sont porteurs de gènes nuisibles. La fréquence des porteurs hétérozygotes est supérieure au nombre d'individus homozygotes.

Le clonage humain peut entraîner des dangers de consanguinité et la fréquence chez les personnes homozygotes atteintes de troubles peut augmenter après les mariages entre clones hétérozygotes. Ainsi, le clonage peut affecter négativement la diversité génétique et par conséquent réduire les résistances corporelles aux maladies, comme dans les monocultures.

Le clonage humain éliminerait la participation sexuelle du partenaire masculin à la reproduction. Mais la reproduction sexuée impliquant la fécondation de l'ovule par le sperme est essentielle à la survie. Cela entraîne des variations génétiques chez les descendants, ce qui les rend plus adaptables et plus aptes à la sélection naturelle. Le clonage de plantes et d'animaux peut donc être plus bénéfique pour l'homme que le clonage humain.

Application du clonage animal:

Le porc est considéré comme un donneur d'organes convenant à la transplantation chez l'homme. Les porcs génétiquement modifiés ou des races de porcs appropriées peuvent être clonés pour une transplantation d'organe. La population d’espèces animales menacées peut être augmentée par clonage. Le clonage peut être extrêmement utile pour améliorer le pedigree du bétail. Les races d'animaux supérieures peuvent être multipliées par cette technique.