chapitre 20 La biotechnologie
459
La biotechnologie
20
m Figure 20.1 Comment ce réseau de points
peut-il servir à comparer des tissus normaux
et cancéreux ?
ConCepts Clés
20.1 Le clonage de l’aDN produit un grand nombre
de copies d’un gène ou d’un autre segment
d’aDN
20.2 La biotechnologie nous permet d’étudier la
séquence, l’expression et la fonction d’un gène
20.3 Le clonage d’organismes peut mener
à la production de cellules souches pour
la recherche et d’autres applications
20.4 Les applications de la biotechnologie influent
sur nos vies de multiples façons
IntroduCtIon
La boîte à outils biotechnologiques
En 2001, des chercheurs ont créé une percée scientifique
majeure en annonçant le déchiffrage de la séquence « brute »
de l’ensemble des trois milliards de paires de bases du génome
humain (il ne s’agissait que du quatrième génome eucaryote
à être séquencé). Cette nouvelle a galvanisé la communauté
scientifique. Pourtant, peu de chercheurs auraient imaginé
que, seulement neuf ans plus tard, on serait en train de séquencer le génome de plus de 7 000 espèces. En 2010, on avait déjà
réalisé le séquençage de plus de 1 000 génomes bactériens,
80 archéens et 100 eucaryotes, tout en travaillant sur un
grand nombre d’autres génomes.
En fait, ces réalisations témoignent des progrès accomplis dans le domaine de la biotechnologie, notamment les
méthodes de travail permettant la manipulation de l’ADN,
qui virent le jour dans le courant des années 1970. L’invention de techniques de fabrication de l’ADN recombiné a
constitué une étape déterminante, puisqu’elle a permis de
fabriquer des molécules d’ADN en réunissant in vitro (dans
une éprouvette) des segments d’ADN provenant de deux
sources différentes (généralement des espèces différentes).
Cette percée a donné naissance au développement de techniques puissantes pour analyser les gènes et leur expression. Dans le présent chapitre, les méthodes employées par
les scientifiques pour préparer l’ADN recombiné et l’utilisation de ces techniques pour répondre à des questions fondamentales en biologie occupent une place prépondérante.
Dans le chapitre suivant (chapitre 21), nous verrons comment
ces techniques ont permis de séquencer des génomes entiers
et nous examinerons ce que nous avons appris sur l’évolution
des espèces et du génome luimême à partir de ces séquences.
Ce chapitre explique aussi comment nos vies sont influ encées par la biotechnologie, c’estàdire par l’application des
méthodes et des techniques utilisant des organismes vivants
ou leurs produits (sous leur forme naturelle ou modifiée) en
vue d’en tirer divers avantages. La biotechnologie regroupe à
la fois certaines anciennes pratiques, comme la reproduction
sélective des animaux d’élevage et l’utilisation de microorganismes dans la fabrication du vin et du fromage, et des
méthodes beaucoup plus récentes. C’est le cas du génie génétique, qui réunit les techniques portant sur la manipulation
directe de gènes à des fins pratiques. Le génie génétique a
lancé une révolution en biotechnologie, accroissant grandement le champ de ses applications potentielles. Aujourd’hui,
les outils biotechnologiques font l’objet d’applications dans
presque tous les domaines de l’activité humaine, de l’agriculture à la recherche médicale en passant par la criminologie.
Par exemple, dans le microréseau à ADN de la figure 20.1, les
points colorés représentent le niveau d’expression relative de
2 400 gènes humains dans un tissu normal et dans un autre,
qui est cancéreux. Grâce à l’analyse de microréseaux, les chercheurs peuvent désormais comparer rapidement l’expression
des gènes dans divers échantillons, comme ceux qui sont testés
ici. Les connaissances acquises par de telles études d’expression
génique apportent une contribution substantielle à l’étude
du cancer et d’autres maladies.
Dans le présent chapitre, nous décrirons d’abord les principales techniques de manipulation de l’ADN et d’analyse de
l’expression et de la fonction des gènes. Nous traiterons
ensuite des progrès accomplis dans le domaine du clonage
des organismes et de la production des cellules souches, et
nous verrons comment ces deux techniques ont contribué à
enrichir notre compréhension fondamentale de la biologie et
à améliorer notre capacité à tirer parti de cette connaissance
459
La biotechnologie
20
m Figure 20.1 Comment ce réseau de points
peut-il servir à comparer des tissus normaux
et cancéreux ?
ConCepts Clés
20.1 Le clonage de l’aDN produit un grand nombre
de copies d’un gène ou d’un autre segment
d’aDN
20.2 La biotechnologie nous permet d’étudier la
séquence, l’expression et la fonction d’un gène
20.3 Le clonage d’organismes peut mener
à la production de cellules souches pour
la recherche et d’autres applications
20.4 Les applications de la biotechnologie influent
sur nos vies de multiples façons
IntroduCtIon
La boîte à outils biotechnologiques
En 2001, des chercheurs ont créé une percée scientifique
majeure en annonçant le déchiffrage de la séquence « brute »
de l’ensemble des trois milliards de paires de bases du génome
humain (il ne s’agissait que du quatrième génome eucaryote
à être séquencé). Cette nouvelle a galvanisé la communauté
scientifique. Pourtant, peu de chercheurs auraient imaginé
que, seulement neuf ans plus tard, on serait en train de séquencer le génome de plus de 7 000 espèces. En 2010, on avait déjà
réalisé le séquençage de plus de 1 000 génomes bactériens,
80 archéens et 100 eucaryotes, tout en travaillant sur un
grand nombre d’autres génomes.
En fait, ces réalisations témoignent des progrès accomplis dans le domaine de la biotechnologie, notamment les
méthodes de travail permettant la manipulation de l’ADN,
qui virent le jour dans le courant des années 1970. L’invention de techniques de fabrication de l’ADN recombiné a
constitué une étape déterminante, puisqu’elle a permis de
fabriquer des molécules d’ADN en réunissant in vitro (dans
une éprouvette) des segments d’ADN provenant de deux
sources différentes (généralement des espèces différentes).
Cette percée a donné naissance au développement de techniques puissantes pour analyser les gènes et leur expression. Dans le présent chapitre, les méthodes employées par
les scientifiques pour préparer l’ADN recombiné et l’utilisation de ces techniques pour répondre à des questions fondamentales en biologie occupent une place prépondérante.
Dans le chapitre suivant (chapitre 21), nous verrons comment
ces techniques ont permis de séquencer des génomes entiers
et nous examinerons ce que nous avons appris sur l’évolution
des espèces et du génome luimême à partir de ces séquences.
Ce chapitre explique aussi comment nos vies sont influ encées par la biotechnologie, c’estàdire par l’application des
méthodes et des techniques utilisant des organismes vivants
ou leurs produits (sous leur forme naturelle ou modifiée) en
vue d’en tirer divers avantages. La biotechnologie regroupe à
la fois certaines anciennes pratiques, comme la reproduction
sélective des animaux d’élevage et l’utilisation de microorganismes dans la fabrication du vin et du fromage, et des
méthodes beaucoup plus récentes. C’est le cas du génie génétique, qui réunit les techniques portant sur la manipulation
directe de gènes à des fins pratiques. Le génie génétique a
lancé une révolution en biotechnologie, accroissant grandement le champ de ses applications potentielles. Aujourd’hui,
les outils biotechnologiques font l’objet d’applications dans
presque tous les domaines de l’activité humaine, de l’agriculture à la recherche médicale en passant par la criminologie.
Par exemple, dans le microréseau à ADN de la figure 20.1, les
points colorés représentent le niveau d’expression relative de
2 400 gènes humains dans un tissu normal et dans un autre,
qui est cancéreux. Grâce à l’analyse de microréseaux, les chercheurs peuvent désormais comparer rapidement l’expression
des gènes dans divers échantillons, comme ceux qui sont testés
ici. Les connaissances acquises par de telles études d’expression
génique apportent une contribution substantielle à l’étude
du cancer et d’autres maladies.
Dans le présent chapitre, nous décrirons d’abord les principales techniques de manipulation de l’ADN et d’analyse de
l’expression et de la fonction des gènes. Nous traiterons
ensuite des progrès accomplis dans le domaine du clonage
des organismes et de la production des cellules souches, et
nous verrons comment ces deux techniques ont contribué à
enrichir notre compréhension fondamentale de la biologie et
à améliorer notre capacité à tirer parti de cette connaissance