460 trOiSiÈMe partie La génétique
pour résoudre des problèmes globaux. Enfin, nous passerons en
revue les applications pratiques de la biotechnologie et nous
nous pencherons sur certaines questions sociales et éthiques
découlant de la présence de plus en plus grande de la biotechnologie dans nos vies.
ConCept
20.1
Le clonage de l’aDN produit
un grand nombre de copies d’un gène
ou d’un autre segment d’aDN
Quand un biologiste moléculaire étudie un gène donné, la
grande longueur des molécules naturelles d’ADN et la présence d’un grand nombre de gènes sur une même molécule compliquent son travail. En outre,
dans de nombreux gé nomes eucaryotes, les gènes n’occupent parfois
qu’une petite propor tion de l’ADN
du chromosome, le reste étant constitué de séquences nucléotidiques non
transcrites. Un gène humain, par
exemple, représente parfois seulement
le 1/100 000
e
de la molécule d’ADN
d’un chromosome. Pour compliquer
les choses encore un peu plus, le gène
luimême et l’ADN voisin ne se distinguent que par de subtiles diffé rences
touchant les séquences nucléotidiques.
Pour pouvoir travailler direc tement sur
des gènes bien précis, les scienti fiques
ont mis au point des méthodes qui
leur permettent d’obtenir un grand
nombre de copies identiques de segments d’ADN spécifiques ; ce processus est appelé clonage de l’ADN.
Le clonage de l’aDN
et ses applications :
un aperçu
La plupart des méthodes de clonage
de segments d’ADN réa lisées en laboratoire ont un certain nombre de
caractéristiques communes. Une technique courante fait appel aux bactéries, le plus souvent Escherichia coli
(E. coli). Comme nous l’avons vu à la
figure 16.12, (p. 363), le chromosome d’E. coli se compose
d’une grosse molécule d’ADN circulaire. De plus, E. coli et de
nombreuses autres bactéries contiennent des plasmides,
de petites molécules circulaires d’ADN qui se répliquent indépendamment du chromosome des bactéries. Un plasmide ne
possède qu’un petit nombre de gènes. Mème si ces gènes
ne sont pas essentiels à sa survie ou à sa reproduction dans la
plupart des conditions, ils peuvent être utiles à la bactérie
quand celleci se trouve dans un milieu particulier.
Pour cloner des fragments d’ADN en laboratoire, les chercheurs commencent par récupérer un plasmide d’une cellule
bactérienne et ils le modifient afin de le cloner efficacement. Ils
insèrent ensuite un ADN « étranger », c’estàdire un ADN provenant d’une autre source (figure 20.2). Le plasmide devient
ainsi une molécule d’ADN recombiné. Il est ensuite replacé
dans une bactérie, donnant un recombinant bactérien. Cette
ADN recombiné
(plasmide)
Bactérie
Recombinant
bactérien
Cellule contenant
le gène recherché
Hormone de croissance
humaine destinée
à traiter un retard
de croissance
Copies du gène
Gène de résistance
aux ravageurs
introduit dans
le génome de plantes
Gène employé
pour modifier des bactéries
en vue d’éliminer
des déchets toxiques
Protéine permettant
de dissoudre
les caillots sanguins
formés à la suite
d’une crise cardiaque
Protéine récoltée
Recherche
fondamentale sur
la protéine
Recherche
fondamentale
sur le gène
Gène
recherché
Plasmide
Chromosome
bactérien
ADN du chromosome
(ADN « étranger »)
Protéine exprimée
par le gène recherché
Gène
recherché
Insertion du gène
dans le plasmide
1
Plasmide inséré
dans une bactérie
2
Cellule hôte mise en culture
pour former un clone de cellules
contenant le gène recherché «cloné»
3
Recherche fondamentale
et applications diverses
4
Figure 20.2 Un aperçu du clonage
génique et de quelques usages des gènes
clonés. Dans ce schéma simplifié du clonage
génique, on isole d’abord un plasmide
(provenant d’une cellule bactérienne) et le gène
recherché à partir d’un autre organisme. Dans
le haut de la figure, on a représenté un seul
plasmide et une seule copie du gène recherché,
mais, en réalité, les produits de départ
con tiennent de nombreuses copies de chacun.
pour résoudre des problèmes globaux. Enfin, nous passerons en
revue les applications pratiques de la biotechnologie et nous
nous pencherons sur certaines questions sociales et éthiques
découlant de la présence de plus en plus grande de la biotechnologie dans nos vies.
ConCept
20.1
Le clonage de l’aDN produit
un grand nombre de copies d’un gène
ou d’un autre segment d’aDN
Quand un biologiste moléculaire étudie un gène donné, la
grande longueur des molécules naturelles d’ADN et la présence d’un grand nombre de gènes sur une même molécule compliquent son travail. En outre,
dans de nombreux gé nomes eucaryotes, les gènes n’occupent parfois
qu’une petite propor tion de l’ADN
du chromosome, le reste étant constitué de séquences nucléotidiques non
transcrites. Un gène humain, par
exemple, représente parfois seulement
le 1/100 000
e
de la molécule d’ADN
d’un chromosome. Pour compliquer
les choses encore un peu plus, le gène
luimême et l’ADN voisin ne se distinguent que par de subtiles diffé rences
touchant les séquences nucléotidiques.
Pour pouvoir travailler direc tement sur
des gènes bien précis, les scienti fiques
ont mis au point des méthodes qui
leur permettent d’obtenir un grand
nombre de copies identiques de segments d’ADN spécifiques ; ce processus est appelé clonage de l’ADN.
Le clonage de l’aDN
et ses applications :
un aperçu
La plupart des méthodes de clonage
de segments d’ADN réa lisées en laboratoire ont un certain nombre de
caractéristiques communes. Une technique courante fait appel aux bactéries, le plus souvent Escherichia coli
(E. coli). Comme nous l’avons vu à la
figure 16.12, (p. 363), le chromosome d’E. coli se compose
d’une grosse molécule d’ADN circulaire. De plus, E. coli et de
nombreuses autres bactéries contiennent des plasmides,
de petites molécules circulaires d’ADN qui se répliquent indépendamment du chromosome des bactéries. Un plasmide ne
possède qu’un petit nombre de gènes. Mème si ces gènes
ne sont pas essentiels à sa survie ou à sa reproduction dans la
plupart des conditions, ils peuvent être utiles à la bactérie
quand celleci se trouve dans un milieu particulier.
Pour cloner des fragments d’ADN en laboratoire, les chercheurs commencent par récupérer un plasmide d’une cellule
bactérienne et ils le modifient afin de le cloner efficacement. Ils
insèrent ensuite un ADN « étranger », c’estàdire un ADN provenant d’une autre source (figure 20.2). Le plasmide devient
ainsi une molécule d’ADN recombiné. Il est ensuite replacé
dans une bactérie, donnant un recombinant bactérien. Cette
ADN recombiné
(plasmide)
Bactérie
Recombinant
bactérien
Cellule contenant
le gène recherché
Hormone de croissance
humaine destinée
à traiter un retard
de croissance
Copies du gène
Gène de résistance
aux ravageurs
introduit dans
le génome de plantes
Gène employé
pour modifier des bactéries
en vue d’éliminer
des déchets toxiques
Protéine permettant
de dissoudre
les caillots sanguins
formés à la suite
d’une crise cardiaque
Protéine récoltée
Recherche
fondamentale sur
la protéine
Recherche
fondamentale
sur le gène
Gène
recherché
Plasmide
Chromosome
bactérien
ADN du chromosome
(ADN « étranger »)
Protéine exprimée
par le gène recherché
Gène
recherché
Insertion du gène
dans le plasmide
1
Plasmide inséré
dans une bactérie
2
Cellule hôte mise en culture
pour former un clone de cellules
contenant le gène recherché «cloné»
3
Recherche fondamentale
et applications diverses
4
Figure 20.2 Un aperçu du clonage
génique et de quelques usages des gènes
clonés. Dans ce schéma simplifié du clonage
génique, on isole d’abord un plasmide
(provenant d’une cellule bactérienne) et le gène
recherché à partir d’un autre organisme. Dans
le haut de la figure, on a représenté un seul
plasmide et une seule copie du gène recherché,
mais, en réalité, les produits de départ
con tiennent de nombreuses copies de chacun.