Technique de clonage

1. Les techniques actuelles dans le domaine animal

Il existe 2 grandes catégories de clonage, le clonage dit horizontal et le clonage dit vertical :

Clonage horizontal :

C’est le premier procédé de clonage qui s’exécute par morcellement

d’un embryon. Il s’agit donc d’une conception artificielle de jumeau. Cette méthode est pratiquée depuis les années 90 pour cloner des bovins, des ovins, des lapins.

Clonage vertical :

C’est un procédé par transfert nucléaire consistant à introduire le noyau d’une cellule d’un individu et à l’insérer dans un ovocyte énuclée.

Le noyau provenant d’une cellules adultes différenciées (c’est une cellule dont l’activité, le métabolisme sont déjà déterminés.) devra se réorganiser en noyau de cellule non différencié.

La nouvelle cellule peut alors entreprendre de se diviser et c’est un embryon de quelques cellules qui est importé dans une mère porteuse.

Le développement est, alors en théorie, identique au développement d'une cellule-oeuf classique : l'embryon continue ses divisions cellulaires; stade foetus puis nouveau-né : le clone.

 Le problème de la faisabilité
En théorie utilisable chez l'Homme, le clonage reproductif reste une technique peu fiable quelque soit l'animal considéré. Le pourcentage de réussite est très faible mais non nul.

"Même les individus qui paraissent normaux à la naissance développent souvent de problèmes par la suite" rappelle J.Hill, spécialisé dans le clonage des bovins. Certains gènes transférés ne fonctionnent pas du tout ou adoptent des comportements aberrants.

Le développement jusqu'à la naissance des animaux clonés jusqu'alors (chèvre, vache, porc...) est souvent anormal et il reste des groupes d'animaux pour lesquels toutes les tentatives ont échoué !

Tableau qui récapitule pour différentes espèces le type de cellules donneuses de noyau qui se sont révélé efficace pour le clonage. D'après Pour la science, n°279 janvier 2001
Espèce et type de cellule utilisée pour donner le noyau	Jeunes vivants / embryons transplantés
mouton : cellules de foetus génétiquements modifiés	7 / 67
vache : cellules de peau d'adulte	9 / 191
souris : cellules de follicule ovarien	8 / 287
chèvre : cellules de foetus génétiquements modifiés	3 / 112
porc : cellules foetales	1 / 100

Taux de réussite en ce qui concerne le clonage reproductif animal (2002)

Espèce animale	Taux de réussite (naissance/embryon cloné)
Mouton	0.4 %
Souris	0.8 %
Rat	2.3 %
Bovin	6.0 %
Chat	0.5 %
Lapin	0.3 %
Singe	0.0 %
Cheval	0.1 %
Chèvre	3.5 %

Le clonage reproductif et le clonage thérapeutique :

Le but du clonage embryonnaire est soit de créer un clone identique au donateur mais d’âge différent, c’est le clonage reproductif (type Dolly), soit de produire du tissu parfaitement compatible avec le donateur de manière à réaliser des greffes c’est le clonage thérapeutique.

Le clonage dit reproductif :

La technique consiste à prélever le noyau (qui contient les chromosomes sur lesquels se trouve l'ADN) d'une cellule somatique adulte (par exemple un cellule de la peau) et à l'injecter dans un ovocyte préalablement vidé de son noyau. Cet ovocyte provient de la mère porteuse, qui est différente de la personne à qui appartient la cellule somatique qui sera clonée. On réalise ensuite la réunion des deux cellules (la cellule somatique et l'ovocyte) en appliquant un champ électrique. Cela endommage souvent les cellules. En cas de réussite, il y a formation d'un embryon qui commencera à se développer. Il sera alors cultivé quelques temps en laboratoire avant d'être transplanté, dans l'utérus de la mère porteuse. Le bébé aura le même patrimoine génétique que celui du donneur de la cellule somatique. On réussit ainsi une reproduction sans fécondation.

Un autre objectif est celui d’utiliser les animaux comme source d’organes pour les humains. On parle alors de xénogreffes. Le principe est le suivant: on modifie les animaux (le plus souvent des porcs) afin que leurs organes soient compatibles avec les humains et ne suscitent pas (le moins possible) de réaction immunitaire. On pourra alors greffer les organes de ces clones pour soigner des humains: remplacer le cœur, le foie, les poumons…

Dans le cas de Dolly, la cellule adulte a été prélevée dans le pis (cellule mammaire) d’une brebis de six ans. Il est important de noter que la cellule d’où provient le matériel génétique du clone est une cellule spécialisée (différenciée). Prenons Dolly. La cellule mammaire est différente des cellules du cerveau, du foie, de tous les différents tissus et organes de Dolly. Pourtant, on prélève son noyau et on peut obtenir un individu qui contient tous les types cellulaires normaux, pas seulement des cellules mammaires…

Comment cela est-il possible ?

Dans toutes les cellules de notre corps se trouve l'ensemble du programme génétique. Cela signifie que dans l'une des cellules de la peau, se trouve non seulement le programme pour fabriquer une cellule de la peau mais aussi celui pour fabriquer une cellule du cerveau ou du coeur. Seulement, en temps normal, les informations nécessaires (les gènes) à la fabrication d'un neurone ne s'expriment pas dans les cellules de la peau et inversement. En quelque sorte, on peut dire que dans une cellule de la peau, ces gènes "neuronaux" s'effacent pour mettre en valeur les gènes nécessaires à la peau. De même, dans un neurone, les gènes nécessaires aux fonctions d'une cellule de la peau se retire  pour que ne s'expriment que ceux nécessaires aux neurones. Dans le clonage reproductif, on interrompt ce processus et ainsi on peut, à partir d'une cellule de la peau, fabriquer non seulement d'autres cellules de la peau, en tous points identiques aux premières, mais aussi des cellules nerveuses. On fait ainsi pour l'ensemble des cellules du corps jusqu'à reconstituer un être entier. Ce dernier sera génétiquement identique à celui sur lequel les cellules auront été prélevées.

Cela est il récent ?

Les chercheurs ont réussi à faire des clones à partir de cellules embryonnaires dès 1952, avec la grenouille. Néanmoins, ce n'était pas une réussite  prodigieuse puisque sur 197 transferts de noyau, il y a eu seulement 2 têtards. En 1962, un pas de plus allait être franchi avec le clonage, toujours chez la grenouille, à partir des cellules adultes. Cependant, là encore il faut noter que les têtards se sont développés mais sont décédés avant de devenir "grenouilles". En 1986, des chercheurs américains font un nouveau pas en avant en clonant des veaux à partir de cellules embryonnaires et, 11 ans plus tard, c'est le fameux clonage de Dolly qui a fait la une des journaux. Bien sûr, on est loin d'une application "industrielle": pour fabriquer Dolly, il a fallu mettre en culture 277 embryons, parmi lesquels seulement un seul est parvenu à terme. De plus, on constata en 1999 que la brebis Dolly présentait un vieillissement accéléré. En effet, la brebis donneuse de cellules somatiques avait 6 ans lorsqu’elle fût clonée, si bien que Dolly est née avec des cellules plus âgées que celles d’un nouveau né normal.

Le clonage dit  thérapeutique :

On commence par fabriquer un embryon cloné, exactement de la même façon que dans le clonage reproductif.

Une fois la fusion du noyau de la cellule somatique et de l'ovocyte réalisé, on laisse l'embryon se développer en éprouvette jusqu'à l'âge de 8 jours environ. A ce moment là, on prélève la masse cellulaire interne de cet embryon .Les cellules ainsi prélevées sont mises en culture afin d'obtenir des cellules souches embryonnaires. Ces cellules souches sont dites tipotentes.

A partir de ces cellules souches embryonnaires, on peut donc fabriquer des cellules du foie, du cœur, de la peau …, qui auront le même patrimoine génétique que le donneur de cellules somatiques.

Le but de cette technique est de disposer de cellules somatiques (du foie, du coeur, etc...) ayant le même patrimoine génétique que le donneur. Ainsi, si le donneur souffre d'une pathologie grave, on pourrait remplacer ces cellules malades par des cellules clonées sans qu'il y ait rejet de cette greffe. En effet, bien souvent, l'un des problèmes majeurs des greffes est la possibilité de rejet qui survient en cas d'incompatibilité. Puisque dans ce cas, le patrimoine génétique du donneur et du receveur sont identiques, ce rejet ne survient pas.