478 trOiSiÈMe partie La génétique
potentiel du noyau transplanté à régir un développement
normal s’est avéré inversement lié à l’âge de l’organisme donneur : plus le noyau du donneur est vieux, plus le pourcentage de têtards qui se développent normalement est faible.
À partir de ces résultats, Gurdon a conclu que les noyaux
subissent effectivement certains changements pendant la différenciation cellulaire. Chez les grenouilles et la plupart des
autres Animaux, le potentiel du noyau semble disparaître
progressivement au cours du développement embryonnaire
et de la différenciation cellulaire.
Le clonage reproductif de Mammifères
En plus de cloner des grenouilles, les chercheurs savent
depuis longtemps cloner des Mammifères en transplantant
des cellules ou des noyaux issus de jeunes embryons de divers
types. Mais on ignorait s’il était possible de reprogrammer
un noyau issu d’une cellule complètement différenciée pour
qu’il réussisse à agir comme un noyau donneur. En 1997,
cependant, des chercheurs écossais du Roslin Institute ont
fait sensation en annonçant la naissance de Dolly, une
agnelle qu’ils avaient clonée à partir d’une brebis adulte de
six ans au moyen de la transplantation d’un noyau provenant d’une cellule différenciée (figure 20.19). Ils ont obtenu
la dédifférenciation cellulaire nécessaire du noyau donneur
en cultivant des cellules mammaires sur un milieu pauvre en
nutriments. Les chercheurs ont ensuite fusionné ces cellules
avec des ovocytes de deuxième ordre de brebis dont les
noyaux avaient été préalablement enlevés. Les cellules
diploïdes ainsi créées se sont divisées, formant de jeunes
embryons qui ont été implantés chez des mères porteuses.
Sur plusieurs centaines d’embryons, un seul a connu un
développement normal, et Dolly est née ; celleci a pu avoir, à
son tour, quatre rejetons de façon toute naturelle.
Plus tard, les analyses ont montré que l’ADN nucléaire de
Dolly était effectivement identique à celui de l’individu ayant
fourni le noyau. (Comme on s’y attendait, l’ADN mitochondrial de Dolly provenait de l’individu ayant fourni l’ovocyte
de deuxième ordre.) Dolly a dû être euthanasiée en 2003, à
l’âge de six ans (alors que la longévité moyenne de ces animaux est de l’ordre d’une douzaine d’années). Au cours de sa
dernière année de vie, la brebis souffrait de troubles respiratoires, une maladie qui touche habituellement des brebis
beaucoup plus âgées. La mort prématurée de Dolly de même
que son état arthritique ont alimenté l’hypothèse selon
laquelle ses cellules n’étaient pas aussi saines que celles d’une
brebis normale, ce qui constituait l’expression probable d’une
reprogrammation incomplète du noyau original transplanté.
Depuis 1997, les chercheurs ont cloné de nombreuses
espèces de Mammifères, dont des souris, des chats, des
vaches, des chevaux, des porcs, des chiens et des singes. Dans
la plupart des cas, l’objectif visé était la production de nouveaux individus, ce qu’on appelle clonage reproductif. Ces
expériences nous ont permis d’acquérir de nombreuses
connaissances. Par exemple, l’apparence ou le comportement
d’Animaux clonés de la même espèce ne sont pas toujours
une copie conforme de l’original. Dans un troupeau de
vaches clonées provenant de la même lignée de cellules cultivées, certaines ont un comportement dominant alors que
d’autres sont plus soumises. Le premier chat cloné (en 2001),
appelé CC (pour Carbon Copy, en anglais) (figure 20.20),
constitue un autre exemple de nonidentité chez les clones.
Son pelage est calicot comme celui de sa mère, son unique
parent, mais la couleur et les motifs sont différents en raison de
iNVeStigatiON
. Figure 20.18
Un noyau tiré d’une cellule animale
différenciée peut-il commander
le développement d’un organisme ?
eXpérIenCe John Gurdon et ses collègues de l’Oxford University, en
Angleterre, ont détruit des noyaux d’œufs de grenouille (Xenopus laevis)
en les exposant à un rayonnement ultraviolet. Ils ont ensuite transplanté
dans des œufs énucléés des noyaux provenant de cellules d’embryons de
grenouille et de têtard.
Œuf
de grenouille
Têtard
Œuf
énucléé
La plupart produisent
des têtards
La plupart cessent
leur développement
avant le stade de têtard
Œuf dont le noyau
du donneur est activé
pour amorcer
le développement
Embryon
de grenouille
UV
Cellule peu
différenciée
Cellule
complètement
différenciée
(cellule d’intestin)
Noyau de
l’organisme
donneur
transplanté
Noyau de
l’organisme
donneur
transplanté
résultats La plupart des œufs ayant reçu des noyaux transplantés issus
de jeunes embryons, dont les cellules sont relativement non différenciées,
produisent des têtards. À l’opposé, moins de 2 % de ceux qui ont reçu des
noyaux de cellules d’intestin de grenouille complètement différenciées
donnent des têtards normaux ; de plus, dans ce dernier cas, la plupart des
embryons cessent de se développer au cours des premières étapes.
ConClusIon Le noyau provenant d’une cellule de grenouille différenciée peut commander le développement d’un têtard. Cependant, la
capacité de ce noyau à assurer un développement normal diminue à
mesure que la cellule de l’organisme donneur se différencie, probablement en raison des changements subis dans les noyaux.
sourCe J. B. Gurdon et al., The developmental capacity of nuclei
transplanted from keratinized cells of adult frogs, Journal of Embryology
and Experimental Morphology 34 : 93-112 (1975).
et sI ?
Si chaque cellule dans un embryon à quatre cellules était
déjà tellement spécialisée qu’elle aurait perdu sa totipotence, quels résultats prédiriez-vous pour l’expérience à la gauche de la figure ?
potentiel du noyau transplanté à régir un développement
normal s’est avéré inversement lié à l’âge de l’organisme donneur : plus le noyau du donneur est vieux, plus le pourcentage de têtards qui se développent normalement est faible.
À partir de ces résultats, Gurdon a conclu que les noyaux
subissent effectivement certains changements pendant la différenciation cellulaire. Chez les grenouilles et la plupart des
autres Animaux, le potentiel du noyau semble disparaître
progressivement au cours du développement embryonnaire
et de la différenciation cellulaire.
Le clonage reproductif de Mammifères
En plus de cloner des grenouilles, les chercheurs savent
depuis longtemps cloner des Mammifères en transplantant
des cellules ou des noyaux issus de jeunes embryons de divers
types. Mais on ignorait s’il était possible de reprogrammer
un noyau issu d’une cellule complètement différenciée pour
qu’il réussisse à agir comme un noyau donneur. En 1997,
cependant, des chercheurs écossais du Roslin Institute ont
fait sensation en annonçant la naissance de Dolly, une
agnelle qu’ils avaient clonée à partir d’une brebis adulte de
six ans au moyen de la transplantation d’un noyau provenant d’une cellule différenciée (figure 20.19). Ils ont obtenu
la dédifférenciation cellulaire nécessaire du noyau donneur
en cultivant des cellules mammaires sur un milieu pauvre en
nutriments. Les chercheurs ont ensuite fusionné ces cellules
avec des ovocytes de deuxième ordre de brebis dont les
noyaux avaient été préalablement enlevés. Les cellules
diploïdes ainsi créées se sont divisées, formant de jeunes
embryons qui ont été implantés chez des mères porteuses.
Sur plusieurs centaines d’embryons, un seul a connu un
développement normal, et Dolly est née ; celleci a pu avoir, à
son tour, quatre rejetons de façon toute naturelle.
Plus tard, les analyses ont montré que l’ADN nucléaire de
Dolly était effectivement identique à celui de l’individu ayant
fourni le noyau. (Comme on s’y attendait, l’ADN mitochondrial de Dolly provenait de l’individu ayant fourni l’ovocyte
de deuxième ordre.) Dolly a dû être euthanasiée en 2003, à
l’âge de six ans (alors que la longévité moyenne de ces animaux est de l’ordre d’une douzaine d’années). Au cours de sa
dernière année de vie, la brebis souffrait de troubles respiratoires, une maladie qui touche habituellement des brebis
beaucoup plus âgées. La mort prématurée de Dolly de même
que son état arthritique ont alimenté l’hypothèse selon
laquelle ses cellules n’étaient pas aussi saines que celles d’une
brebis normale, ce qui constituait l’expression probable d’une
reprogrammation incomplète du noyau original transplanté.
Depuis 1997, les chercheurs ont cloné de nombreuses
espèces de Mammifères, dont des souris, des chats, des
vaches, des chevaux, des porcs, des chiens et des singes. Dans
la plupart des cas, l’objectif visé était la production de nouveaux individus, ce qu’on appelle clonage reproductif. Ces
expériences nous ont permis d’acquérir de nombreuses
connaissances. Par exemple, l’apparence ou le comportement
d’Animaux clonés de la même espèce ne sont pas toujours
une copie conforme de l’original. Dans un troupeau de
vaches clonées provenant de la même lignée de cellules cultivées, certaines ont un comportement dominant alors que
d’autres sont plus soumises. Le premier chat cloné (en 2001),
appelé CC (pour Carbon Copy, en anglais) (figure 20.20),
constitue un autre exemple de nonidentité chez les clones.
Son pelage est calicot comme celui de sa mère, son unique
parent, mais la couleur et les motifs sont différents en raison de
iNVeStigatiON
. Figure 20.18
Un noyau tiré d’une cellule animale
différenciée peut-il commander
le développement d’un organisme ?
eXpérIenCe John Gurdon et ses collègues de l’Oxford University, en
Angleterre, ont détruit des noyaux d’œufs de grenouille (Xenopus laevis)
en les exposant à un rayonnement ultraviolet. Ils ont ensuite transplanté
dans des œufs énucléés des noyaux provenant de cellules d’embryons de
grenouille et de têtard.
Œuf
de grenouille
Têtard
Œuf
énucléé
La plupart produisent
des têtards
La plupart cessent
leur développement
avant le stade de têtard
Œuf dont le noyau
du donneur est activé
pour amorcer
le développement
Embryon
de grenouille
UV
Cellule peu
différenciée
Cellule
complètement
différenciée
(cellule d’intestin)
Noyau de
l’organisme
donneur
transplanté
Noyau de
l’organisme
donneur
transplanté
résultats La plupart des œufs ayant reçu des noyaux transplantés issus
de jeunes embryons, dont les cellules sont relativement non différenciées,
produisent des têtards. À l’opposé, moins de 2 % de ceux qui ont reçu des
noyaux de cellules d’intestin de grenouille complètement différenciées
donnent des têtards normaux ; de plus, dans ce dernier cas, la plupart des
embryons cessent de se développer au cours des premières étapes.
ConClusIon Le noyau provenant d’une cellule de grenouille différenciée peut commander le développement d’un têtard. Cependant, la
capacité de ce noyau à assurer un développement normal diminue à
mesure que la cellule de l’organisme donneur se différencie, probablement en raison des changements subis dans les noyaux.
sourCe J. B. Gurdon et al., The developmental capacity of nuclei
transplanted from keratinized cells of adult frogs, Journal of Embryology
and Experimental Morphology 34 : 93-112 (1975).
et sI ?
Si chaque cellule dans un embryon à quatre cellules était
déjà tellement spécialisée qu’elle aurait perdu sa totipotence, quels résultats prédiriez-vous pour l’expérience à la gauche de la figure ?