Le clonage somatique

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TPE de Laure, Julia et Pierre

La technique du clonage somatique

 

 Le clonage somatique est une technique trĂšs poussĂ©e nĂ©cessitant du matĂ©riel perfectionĂ© et une grande prĂ©cision de la part des scientifiques lors des manipulations.

 

PremiĂšre Ă©tape, isoler des cellules

 

Il faut en premier lieu prélever un échantillon d'ADN de l'individu qu'on souhaite cloner afin de posséder un "exemplaire" de son identité génétique.

On découpe par exemple un petit bout de peau qu'on lave soigneusement , les cellules qui le compose sont les fibroblastes. Cet echantillon est la cellule donneuse de matériel génétique.

 

 

 

 

 

 


 

 

Pour obtenir la forme sphĂ©rique des fibroblastes comme dans la photographie ci-dessous,on soumet les fibroblastes de forme allongeĂ© Ă  une enzyme chargĂ©e de sĂ©parer les cellules et d'arrondir leur forme, afin de faciliter leur prĂ©lĂšvement.

 

L’efficacitĂ© du clonage dĂ©pend peu de l’état de diffĂ©renciation des cellules : ainsi les cellules germinales (qui sont les cellules souches des gamĂštes,cellules sexuelles) ne sont pas plus favorables que les fibroblastes de la peau d'animaux adultes par exemple.

Cependant les cellules complĂštement diffĂ©renciĂ©es de granulosas (ces cellules entourent les ovocytes dans les ovaires) sont facilement identifiables : le succĂšs de leur utilisation dans des expĂ©riences de clonage chez la vache et la souris montrent donc bien que des noyaux de cellules diffĂ©renciĂ©s redeviennent parfois totipotents, c'est a dire qu'ils retrouvent la neutralitĂ© des cellules souche.

Dans un souci de facilité, mais aussi d'efficacité les fibroblastes sont donc trÚs souvent le matériel génétique nécessaire au clonage d'un individu.


 

 Culture in vitro des cellules


Ces cellules sont mises en culture, c'est Ă  dire qu'elles sont placees dans une boĂźte de pĂ©tri, dans un milieu nutritif Ă  38° C de façon Ă  ce qu'elles puissent survivre et mĂȘme se multiplier en attendant d'ĂȘtre prĂ©levĂ©es. TrĂšs vite, des milliers de cellules tapissent le fond de la boĂźte. On peut continuer Ă  les multiplier en renouvelant le milieu de culture et en rĂ©partissant les cellules dans plusieurs boĂźtes. On peut aussi, si on le souhaite, congeler les cellules pour les dĂ©congeler plus tard selon les besoins. Quand on a dĂ©cidĂ© de les utiliser, il faut les traiter avec une enzyme de façon Ă  les dissocier les unes des autres en cassant les liens qui les retiennent entre elles pour avoir Ă  disposition quelques centaines de cellules.

 

 

Obtenir un ovocyte et l’énuclĂ©e


On prélÚve d'autre part un ovocyte receveur chez une femelle dont on aspire le noyau, soit le globule polaire et les chromosomes qui le composent. Ce qui équivaut a retirer son identité génétique car l'information génétique d'une cellule est situe dans le noyau de la cellule sous forme de chromatine contenant l'ADN propre a chaque individu.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cette ablation du matĂ©riel gĂ©nĂ©tique de l'ovocyte ne peut se faire que pendant un laps de temps appelĂ© mĂ©taphase II car lors de cette phase de la meiose un Ă©lĂ©ment appelĂ© globule polaire est visible (2), cet Ă©lement contient la moitiĂ© du patrimoine gĂ©nĂ©tique de l'ovocyte. Lorsque celui-ci est visible cela veut  dire que le patrimoine gĂ©nĂ©tique de l'ovocyte est en train de se diviser en deux parties (une moitiĂ© allant dans le globule polaire qui sera par la suite libĂ©rĂ© par l'ovocyte et l'autre moitiĂ©  restant dans l'ovocyte).

Quand le globule polaire est en formation,  le patrimoine gĂ©nĂ©tique de l'ovocyte est regroupĂ© prĂšs de la membrane. Il s'agit donc du moment le plus aisĂ© pour faire l'ablation du matĂ©riel gĂ©nĂ©tique de l'ovocyte par micro-aspiration.

 

 

Transférer le noyau

 

Une des cellules fibroblastes mises en culture est ensuite aspire a l'aide d'une micro pipette et injecte sous la zone pellucide  de l'ovule avec grande prĂ©cision. La cellule s'accole a la membrane de l'ovocyte et le nouveau couple ovocyte-fibrocyte est soumis a un choc Ă©lectrique,d'une trĂšs faible tension de (l'ordre du millivolt) pendant quelques microsecondes : c'est l'Ă©lectrofusion.

Ce choc electrique est essentiel puisqu'il actionne la fusion de la cellule donneuse et de l'ovocyte Ă©nuclĂ©e.   Le noyau du fibroblaste, avec tous ses gĂšnes pĂ©nĂštre dans le cytoplasme de l'ovule.

 

Comment ce noyau va-t'il reussir Ă  donner un individu complet alors qu'il provient d'une cellule de peau ?

 Cette cellule de fibroblaste est specialisĂ©e, (produire de la peau), cette spĂ©cialisation est due au fait que l'ADN de cette cellule est condensĂ© et ne permet pas a l'ARN polymnĂ©rase d'accĂ©der Ă  toutes les parties de son ADN. L'ARN messager obtenu ne correspond donc qu'au parties accessibles et reproduit donc lors dela mitose, la mĂȘme cellule de peau.

 Lors du choc electrique, l'activite du MPF (une kinase dont le role est rĂšs important lors de la mitose) se dĂ©clenche. La membrane du noyau se dĂ©grade, les deux cytoplasmes fusionnent, la chromatine se dĂ©condense. Ainsi l'ARN Ă  accĂšs a tout le patrimoine gĂ©nĂ©tique, la mitose dĂ©marre puis le MPF disparait. La cellule est ainsi dĂ©spĂ©cialisĂ©e. On a ainsi obtenu un noyau ressemblant Ă  celui d'un ovocyte, et ayant les mĂȘmes fonctions que celui d'une cellule embryonnaire totipotente  qui peut ainsi se diviser et donner un individu entier.

 Nous avons donc maintenant obtenu un ovocyte ayant le mĂȘme patrimoine gĂ©nĂ©tique que celui de la cellule donneuse. Deux voies s'offrent ensuite a cette cellule. (voir la suite, les deux aboutissements)


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

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Les cellules souches et les cellules différenciées

 Pour comprendre certains aspects du clonage somatique, nous devons connaĂźtre quelques notions dĂ©jĂ  utilisĂ©es plus haut.

Quelle est la différence entre "cellule souche" et "cellule différenciée"? Penchons nous sur la question...

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Les cellules souches sont celles qui ont encore un potentiel, qui n’ont pas encore choisi dans quelle lignĂ©e de cellules se diffĂ©rencier. Elles ont la potentialitĂ© dans leur gĂ©nome de produire une grande diversitĂ© de cellules diffĂ©renciĂ©es ; c’est Ă  dire spĂ©cialisĂ©es dans un domaine donnĂ© (globules rouges, neurones
) et qui proviennent forcĂ©ment d’un cellule souche.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tout au long de notre vie se succĂšdent plusieurs types de cellules souches diffĂ©rents :

 

   - Les cellules souches embryonnaires totipotentes (qui peuvent se diffĂ©rencier vers n'importe quelle cellule et donc constituer n'importe quel tissu) qui crĂ©ent un individu entier Ă  partir d'une seule cellule qui va se diviser. Ce type de cellule n'existe plus chez l'individu adulte.

 

   - Les cellules souches foetales dĂ©jĂ  situĂ©es dans un tissu puisque l'embryon, tout comme l'enfant et l'adulte, a dĂ©jĂ  ses tissus formĂ©s (contrairement Ă  l'embryon). Elles sont spĂ©cialisĂ©es dans la formation du tissu oĂč elles se trouvent : leur potentiel est restreint, elles sont donc multipotentes. Elles existent, quant Ă  elles, encore chez l'individu adulte.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les cellules souches embryonnaires, qui ont une potentialitĂ© de former l’ensemble des tissus de l’organisme sont obtenues Ă  partir de la fĂ©condation avec la fusion des pronuclĂ©us. La premiĂšre cellule souche embryonnaire, le zygote (ou Ɠuf fĂ©condĂ©), va se diviser en 2 cellules, puis en 4
 et chacune est appelĂ©e un blastomĂšre, capable Ă©galement de redonner un individu entier (totipotence).

L’a L' aspect de l’embryon va changer complĂštement puisque des zones vont commencer Ă  se spĂ©cialiser.

Au stade de blastocyste, on distingue la « masse interne Â» dont les cellules (entre 50 et 200) vont ĂȘtre Ă  l’origine de la crĂ©ation de tous les tissus alors que la couche externe donnera les annexes (placenta) qui permettront Ă  l’Ɠuf de s’implanter.