Le clonage somatique

TPE de Laure, Julia et Pierre

Les deux aboutissements du clonage somatique

Le clonage somatique, dont nous avons dĂ©finit le principe dans la partie prĂ©cĂ©dente, peut ĂȘtre utilisĂ© Ă  des fins reproductives ou bien thĂ©rapeutiques.

 

 

Voyons ensemble comment un mĂȘme principe de base peut avoir deux objectifs aussi diffĂ©rents.

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Le clonage thérapeutique

 

Le clonage thĂ©rapeutique est une technique qui a pour but de crĂ©er des organes ou des tissus cellulaires Ă  des fins thĂ©rapeutiques.

Le clonage thĂ©rapeutique est encore loin d’ĂȘtre maĂźtrisĂ© car il s’agit d’une technique trĂšs complexe et, les manipulations Ă©tant interdites  au sein de nombreux pays, la science manque de fonds pour les recherches nĂ©cessaires.

Cependant, l’espoir de sauver des vies grĂące Ă  cette technique reste bien rĂ©el.

 

Les applications

 

De nombreuses maladis (dont plusieurs mortelles) pourraient ĂȘtre soignĂ©es grĂące Ă  la greffede tissus cellulaires ou organes sains obtenus Ă  l'aide du clonage thĂ©rapeutique, les principales Ă©tant:

 

  ‱   les maladies du systĂšme nerveux (maladie d’Alzheimer, de Parkinson...)

  ‱   les infarctus

  ‱   les maladies des os et des cartilages

  â€ą   les cancers et les maladies immunodĂ©ficitaires (SIDA...)

  ‱   le diabĂšte

  

En France, en 2000, la premiĂšre greffe de cellules souches musculaires a permis la reconstruction d'un coeur malade.

 

 

La technique du clonage thérapeutique

 

Le noyau fusionné avec l'ovocyte énucléé est, pour le clonage thérapeutique, tiré d'une cellule provenant du patient nécessitant une greffe.

 

AprÚs avoir obtenu la cellule souche, on fait se développer un embryon pendant quelques jours avant d'en extraire des cellules totipotentes.

 

On devra alors orienter la différenciation de ces cellules pour obtenir un tissu cellulaire bien précis, celui dont nécessite le patient.

 

Une greffe est ensuite effectuĂ©e pour soigner le malade.

 

Si la maladie à traiter est génétique, il faudra d'abord modifier l'ADN des cellules ; ce qui multipliera les manipulations nécessaires.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

Les scientifiques s’interrogent sur le devenir des cellules : ne risquent-elles pas de devenir tumorales ?

 

Quoi qu'il en soit cette mĂ©thode pourrait ĂȘtre la solution aux rejets de greffe puisque le patient et l'organe ou tissu obtenu seraient totalement compatibles.

 

 

 

 

Le clonage reproductif

 

 Le clonage reproductif a pour objectif de reproduire un individu identique Ă  son donneur de matĂ©riel gĂ©nĂ©tique.

 

 

Les applications

  

 

Le clonage reproductif peut ĂȘtre un moyen de cloner des animaux aux caractĂ©ristiques particuliĂšres tels que des bĂȘtes d'Ă©levage sĂ©lectionnĂ©es ou des animaux transgĂ©niques.

 

 

Par exemple on pourrait cloner une vache qui produit beaucoup de lait. Quant aux animaux transgéniques, ils sont utilisés dans le domaine médical.

En effet, certains animaux transgéniques ont, dans leur lait, des substances qui permettent de guérir la mucoviscidose, par exemple.

 

Malheureusement, ces animaux sont trÚs compliqués à obtenir (manipulations complexes de l'ADN). Clonés, ils seraient produits plus facilement.

 

On pourrait Ă©galement cloner des espĂšces en voie de disparition ou mĂȘme des espĂšces disparues si on rĂ©ussissait Ă  rĂ©cupĂ©rer de l'ADN.

 

 

 

La technique du clonage reproductif

 

 

La cellule embryonnaire obtenue précédemment est placée en culture in vitro. Elle va se diviser et, si la division ne s'est pas stoppée (mauvaise reprogrammation du noyau par exemple), on pourra l'introduire dans l'utérus d'une mÚre porteuse par voies naturelles lorsqu' elle aura atteint le stade blastocyste aussi appelé blastula (128 cellules ).

 

Pour augmenter les chances de naissance, on introduit plusieurs embryons chez la mĂšre porteuse ou bien on mobilise plusieurs mĂšres porteuses.

 

 

 

 

 

 

 

 

AprĂšs le temps gestation de l'animal (9mois chez les bovins) on obtient un nouvel ĂȘtre vivant.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le clone est né!

 

Il possĂšde alors le mĂȘme patrimoine gĂ©nĂ©tique que son donneur puisque l'ADN de leurs noyaux, rĂ©plicables Ă  l'infini, sont identiques.

  

 Exemples de clones :

 

 

 


 

 

   (Cliquer sur les images pour les faire dĂ©filer)       

La culture in vitro de l'embryon

Pour le clonage reproductif,

la culture in vitro de l'embryon

est une Ă©tape clef.

Comment connaßtre la durée de

cette culture in vitro jusqu'au

stade de blastocyste de l'embryon,

avant de le rĂ©implanter dans

l'utérus d'une mÚre porteuse?

Intéressons nous à cette interrogation.

 

Nous devons tout d'abord connaĂźtre le nombre x de fois ou l'ensemble des cellules d'un futur clone s'est divisĂ© depuis la cellule souche de base.

On doit donc rĂ©soudre l’équation suivante (avec y qui reprĂ©sente le nombre final de cellules):

 

 

 

2^x = y

 

 

 

Pour résoudre cette équation, nous devons utiliser la fonction ln.

 

Cette fonction a pour dérivée la fonction inverse et associe à l'antécédent 1 l'image 0.

 

Nous avons donc : ln'(x)=1/x et ln(1)=0.

  

Le nombre e est l'antécédent de 1 par la fonction ln et ce nombre est environ égal à 2,7.

 

Nous avons donc ln(e)=1

 

  

Une propriété indique que, pour deux réels a et b, on a :

 

a^b=e^[b*ln(a)]

 

 

 

Les deux fonctions ln ln(x) et expotentielle e(x) s' « annulent » en quelque sorte :

 

 

 

 

 

  et

 

 

 

 

 AprĂšs ces quelques explications, nous pouvons rĂ©soudre notre Ă©quation.

  

2^x=y

 

e^[x*ln(2)]=e^ln(y)

 

 

 

Comme la fonction e(x) et ln(x) sont strictement croissantes, on peut Ă©crire :

 

 

 

x * ln(2) = ln(y)

 

 x = ln(y) / ln(2) 

 

Si nous appliquons cette formule pour trouver le nombre de divisions nécessaires pour atteindre le stade de blastocyste, nous obtenons le résultat suivant:

 

x = ln(128)/ln(2)

 

x = 7

 

L'ensemble des cellules d'un blastocyste a donc était multiplié par deux 7 fois avant d'arriver à ce stade.

 

Le temps d'une mitose Ă©tant d'environ 24h, la culture in vitro de l'embryon nĂ©cessaire doit ĂȘtre de sept jours Ă  peu prĂšs.

 

Au terme de ces septs jours, l'embryon aura atteint le stade de blastocyste et sera prĂšs Ă  ĂȘtre implantĂ© dans l'utĂ©rus d'une mĂšre porteuse.

 ExpĂ©rience rĂ©alisĂ©e:   Culture in vitro de l'endive


La complexitĂ© scientifique , le matĂ©riel limitĂ© de notre lycĂ©e, et notre incompĂ©tence en matiĂšre de manipulation microscopique, nous n'avons bien sĂ»r pas pu cloner un ĂȘtre vivant.


Cependant nous avons pourtant expĂ©rimenter une forme de culture in vitro, en effet cette expĂ©rience peut ĂȘtre mise en parallĂšle avec la culture in vitro du tissu cellulaire prĂ©levĂ© sur l'individu que l'on souhaite cloner. Elle nous a donc paru pertinente dans la logique de notre TPE.


Nous avons procédé de la maniÚre suivante:



Matériel :


  • Scalpel, pinces stĂ©riles
  • Boite de pĂ©tri
  • Tube a essai avec milieu nutritif
  • Papier aluminium, coton
  • Bec bunsen

(Le site de travail est au prĂ©alable dĂ©sinfecter avec de l'eau de javel) 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Manipulations:

 

Dans un milieu stĂ©rile avec des instruments stĂ©riles Ă©galement, on dĂ©coupe Ă  l'aide du scalpel un triangle d'environ 2cm de cĂŽtĂ© sur une feuille d'endive (le plus proche possible du cƓur pour qu'elle soit le moins polluĂ©e possible). Puis on le dĂ©pose dans la boite de pĂ©tri.


On stĂ©rilise l’entrĂ©e du tube Ă  essai, en chauffant l’entrĂ©e du tube . On y introduit ensuite dĂ©licatement le fragment d'endive, dans son orientation naturelle, de façon Ă  ce qu'il baigne Ă  moitiĂ© dans le milieu de culture.


On bouche ensuite le tube avec du coton et du papier aluminium (sans bloquer l’accĂšs a la lumiĂšre) puis on place le tube dans un endroit Ă©clairĂ© et Ă  une tempĂ©rature de 23 degrĂ©s.



Resultat :


AprÚs avoir tenté plusieurs fois cette experience, nous avons du constater plusieurs échecs, sûrement à cause d'une mauvaise stérilisation.


Mais un fragment a aboutit , au bout d'une semaine, au résultat que nous esperions.

Ainsi, on a pu distinguer Ă  la surface du fragment, des sortes de cellules souches vĂ©gtĂ©ales (des cellules non diffĂ©renciĂ©es) qui pourront Ă©voluer en racine ou en feuille et ainsi composer entierement une nouvelle endive !

De trĂšs nombreuses plantes sont aujourd’hui multipliĂ©es par cette technique.

 

Exemple : en un an, un bourgeon de rosier  donne 400 000 descendants.