Monsieur Hilario Bio40s: Biotechnologie et bioéthique

Unité 3 – La Génie génétique et la bioéthique

Les endonucléases de restrictions

Pour se défendre contre l’infection par l’ADN étranger, la plupart des organismes procaryotes fabriquent une famille d’enzymes connue sous le nom d’endonucléases de restrictions. (Enzymes de restrictions). Les enzymes de restrictions reconnaissent une courte séquence nucléotidique spécifique (la séquence cible) sur un brin d’ADN et elles coupent le brin à un endroit particulier de cette séquence. Ce point est un site de restriction. Les sites de restrictions apparaissent par hasard à un ou plusieurs endroits dans presque tous les fragments d’ADN.

Les coupures faites par un enzyme de restriction sont spécifiques et prévisibles. Un enzyme spécifique coupe toujours la même place de la même manière chaque fois. La plupart des enzymes créent des coupures décalées qui laisse des paires de nucléotides non appariés sur un brin simple à chaque extrémité du fragment de restriction. Ces courtes séquences sont appelés les extrémités cohésives (sticky ends) qui peuvent alors s’attaché a un autre brin avec une séquence complémentaire. Si deux brins d’ADN différents sont coupés par le même enzyme de restriction, une peut former une paire avec l’autre, l’ADN ligase peut ensuite combler le trou laissé sur chaque brin dans la nouvelle molécule d’ADN. Ainsi, les scientifiques fabriquent de l’ADN recombiné.

ADN recombiné

Quand on traite un échantillon cible d’ADN avec un enzyme de restriction, on décompose l’échantillon en un modèle spécifique de fragment de restriction, selon l’endroit ou l’enzyme a coupé. Ensuite on colle ces échantillons à des plasmides bactériens qui ont été coupé par le même enzyme de restriction. Les deux extrémités cohésives (sticky ends) du fragment et de la bactérie sont congruents donc se joignent ensemble et donne de l’ADN recombiné.

* le premier ADN recombiné a été produit en 1973 par Stanley Cohen et Herbert Broyer (américains).

Les bactéries

Escherichia coli ou "Colibacille" est une bactérie habituellement présente dans le gros intestin et non pathogène. Elle peut cependant le devenir lorsqu'elle envahit les voies urinaires. Ce micro-organisme peut aussi vivre à l'état libre, en particulier dans les eaux. Évacué avec les selles, il circule dans les égouts et peut polluer les eaux qu'il rend non potables, voire impropres à la baignade. Des prélèvements réguliers sont effectués dans les piscines et au niveau des plages pour détecter sa concentration.

UN ÉTONNANT POUVOIR DE SYNTHÈSE

Escherichia coli mesure environ 2 µ (microns ou micromètres) et pèse 10^-12 g. C'est une cellule sans noyau véritable, mais possédant tous les éléments nécessaires à la synthèse des protéines, c'est-à-dire un chromosome de 1 mm de long, comportant environ 4 000 gènes et de nombreux ribosomes (*) dans le cytoplasme.

Dans les conditions optimales, chaque cellule se divise en 2 toutes les 20 minutes environ. C'est ainsi qu'en moins de 2 jours, 1 seule bactérie pourrait produire, si elle disposait d'une quantité suffisante de nourriture (...) une masse de 6 x 10²¹ tonnes, égale à celle de la Terre !

TRANSFERT DE GÈNE CHEZ ESCHERICHIA COLI

Le génie génétique (ou recombinaison génétique, ou transgénèse) est né vers 1974, avec la découverte d'enzymes capables de couper l'A.D.N. en des endroits précis : les enzymes de restriction. D'autres enzymes, des ligases, permettent au contraire de "recoller" les morceaux.

Il devenait ainsi possible d'introduire des gènes humains dans l'A.D.N. d'Escherichia coli en utilisant comme vecteur des plasmides (*) recombinés isolés, ou des bactériophages (*).

Clonage par vecteur bactérien

Étapes du clonage par vecteur bactérien

Cet A.D.N. recombiné étant ensuite reproduit par la bactérie, on obtient un grand nombre de copies du gène étranger intéressant. Le gène est "cloné". Il faut ensuite que ce gène s'exprime pour qu'il produise la protéine intéressante, ce qui a nécessité la maîtrise de nombreuses difficultés.
Exemples :

Les Enzymes de restriction

Coupe se code d’ADN avec ECO RI

CGAATTCCGGGAATTCGTAATGGAAT TCGCATCGA

GCTTAAGGCCCTTAAGCAT TACCT TAAGCGTAGCT

La technologie de l’ADN recombiné

Tous les mammifères produisent une hormone de croissance appelée la somatotrophine. Quand on traite une vache avec des taux élevés de cette hormone, elle devient plus grosse, elle a des pis plus gros et elle produit plus de lait. En 1990, on a cloné avec succès le gène codant pour cette hormone chez le bétail (somatotrophine bovine ou BST) et on l’a introduit dans un vecteur bactérien à l’aide de la technique de l’ADN recombiné. Produite à une échelle commerciale, cette hormone est devenue le premier produit transgénique approuvé pour utilisation agricole en Amérique du Nord.

La bioéthique :

La science en elle-même n'a pas pour tâche de définir les valeurs humaines. Elle doit donc être confrontée aux autres sciences, et l'homme doit aborder la question du sens et des conséquences des progrès scientifiques. La bioéthique est la recherche des réponses à ces questions. En cherchant à définir les frontières du possible et de la légitime, elle demeure dans la tradition des réflexions éthiques de notre passé.

La recherche des cellules souches, les tests génétiques, le clonage : les progrès dans le domaine des sciences de la vie ont doté les êtres humains d’un nouveau pouvoir pour améliorer la santé et contrôler les mécanismes de développement de toutes les espèces vivantes. Les interrogations concernant les implications sociales, culturelles, légales et morales de ces progrès ont mené à l’une des discussions les plus significatives du siècle passé.

Créé en 1993, le Comité international de bioéthique (CIB) est composé de 36 experts indépendants qui encadrent les progrès des recherches dans les sciences de la vie et leurs applications en veillant au respect des principes de dignité et de liberté de la personne humaine.