482 trOiSiÈMe partie La génétique
ConCept
20.4
Les applications de la biotechnologie
influent sur nos vies de multiples façons
Il se passe rarement une journée sans qu’il soit question de
biotechnologie dans l’actualité, en particulier de percées prometteuses dans le domaine de la médecine. Mais il ne s’agit
que d’un exemple parmi les nombreux domaines qui profitent des contributions apportées par les techniques d’analyse
de l’ADN et le génie génétique.
Les applications en médecine
À ce jour, l’identification de gènes humains dont les mutations sont à l’origine d’anomalies génétiques est une des
applications importantes de la biotechnologie. En effet, de
telles recherches pourraient mener à la mise au point de
nouveaux modes de diagnostic, de traitements originaux,
voire de nouvelles méthodes de prévention. La biotechnologie contribue également à améliorer notre connaissance des
maladies « non génétiques », telles que l’arthrite ou le sida,
puisque les gènes influent sur la susceptibilité d’un individu
à contracter ces maladies. De plus, tous les types de maladies
entraînent des modifications de l’expression génique dans les
cellules affectées et, souvent, perturbent le fonctionnement
du système immunitaire des personnes malades. Les chercheurs espèrent identifier le plus grand nombre de gènes
activés ou inactivés par une maladie donnée ; pour ce faire,
ils pourraient recourir aux tests sur microréseau à ADN ou se
tourner vers d’autres techniques permettant de comparer
l’expression génique dans des tissus sains et malades. Ces gènes
et leurs produits sont des cibles potentielles pour la prévention ou le traitement.
Le diagnostic et le traitement des maladies
La biotechnologie et, notamment, la recherche d’agents pathogènes à l’aide de l’amplification en chaîne par polymérase
(ACP) et de sondes nucléiques ont ouvert de nouvelles perspectives dans le domaine du diagnostic des maladies infectieuses. Par exemple, comme la séquence du génome de l’ARN
du VIH est connue, la RTPCR permet d’amplifier et donc
de déceler cet ARN dans des échantillons de sang ou de tissu
(voir la figure 20.13). La technique de RTPCR est souvent la
meilleure façon de détecter un agent infectieux très discret.
Les spécialistes de la médecine peuvent aujourd’hui diagnostiquer des centaines d’anomalies génétiques chez l’humain grâce à l’ACP et aux amorces qui ciblent les gènes
associés à de telles anomalies. Le produit de l’ADN amplifié
est alors séquencé pour révéler la présence ou l’absence de la
mutation responsable de la maladie. Parmi les gènes de maladies humaines déjà identifiés, on trouve ceux de l’anémie à
hématies falciformes, de l’hémophilie, de la mucoviscidose
(fibrose kystique), de la chorée de Huntington et de la myopathie de Duchenne. Il est possible de savoir quelles personnes
seront atteintes de telles maladies avant l’apparition des
symptômes, et même avant leur naissance. L’ACP sert également à repérer des porteurs asymptomatiques d’allèles récessifs
risquant d’avoir des effets nocifs ; cette technique a supplanté
le buvardage de Southern employé auparavant.
. Figure 20.22
iMpact
La contribution des cellules souches pluripotentes
induites (Spi) en médecine régénérative
L
es cellules souches embryonnaires (SE) peuvent générer toutes les cellules d’un organisme, mais l’utilisation d’embryons humains comme
source de ces cellules est controversée. Plusieurs groupes de recherche
ont élaboré des procédures similaires permettant de reprogrammer des
cellules complètement différenciées pour qu’elles deviennent des cellules
souches pluripotentes induites (SPi) qui se comportent comme des cellules
SE. La technique est basée sur l’introduction de facteurs de transcription
caractéristiques des cellules souches dans des cellules différenciées, comme
les cellules de la peau.
pourQuoI C’est IMportant Il est possible de reprogrammer les cellules
de peau prélevées chez des patients atteints de certaines maladies (cardiopathies, diabète, maladie d’Alzheimer, etc.) afin d’obtenir des cellules SPi. On
pourrait utiliser les cellules SPi de chaque patient pour traiter leur maladie une
fois mises au point les procédures permettant de convertir les cellules SPi en
cellules cardiaques, pancréatiques ou nerveuses. Cette technique a déjà été
utilisée avec succès pour traiter l’anémie à hématies falciformes chez une
souris qui a été génétiquement modifiée pour souffrir de cette maladie. La
figure ci-dessous explique comment cette thérapie pourrait fonctionner chez
les humains, une fois que les chercheurs auront appris comment déclencher
la différenciation des cellules SPi dans le sens désiré (étape 3).
1 Prélèvement de cellules
de peau chez le patient.
2 Reprogrammation des cellules
de peau après avoir introduit
des facteurs de transcription
spécifiques. Les cellules
se convertissent alors en cellules
souches pluripotentes induites (SPi).
4
Patient dont les tissus
cardiaques sont endommagés
ou présentant d’autres
maladies
3 Traitement des cellules SPi
avec les facteurs appropriés
entraînant une différenciation
en type de cellules spécifiques,
comme des cellules cardiaques.
Réintroduction des cellules
chez le patient, où elles peuvent
réparer des tissus endommagés,
comme le tissu cardiaque.
pour en savoIr plus G. Vogel et C. Holden, Field leaps forward with
new stem cell advances, Science 318 :1224-1225 (2007) ; K. Hochedlinger,
Des cellules thérapeutiques dans l’organisme, Pour la science 399 (2011).
et sI ?
Lorsque les organes sont transplantés d’un donneur à un receveur malade, le système immunitaire du receveur risque de rejeter la greffe,
entraînant des complications graves et souvent fatales. D’après vous, l’utilisation de cellules SPi modifiées s’accompagnerait-elle du même risque de
rejet ? Pourquoi ?
ConCept
20.4
Les applications de la biotechnologie
influent sur nos vies de multiples façons
Il se passe rarement une journée sans qu’il soit question de
biotechnologie dans l’actualité, en particulier de percées prometteuses dans le domaine de la médecine. Mais il ne s’agit
que d’un exemple parmi les nombreux domaines qui profitent des contributions apportées par les techniques d’analyse
de l’ADN et le génie génétique.
Les applications en médecine
À ce jour, l’identification de gènes humains dont les mutations sont à l’origine d’anomalies génétiques est une des
applications importantes de la biotechnologie. En effet, de
telles recherches pourraient mener à la mise au point de
nouveaux modes de diagnostic, de traitements originaux,
voire de nouvelles méthodes de prévention. La biotechnologie contribue également à améliorer notre connaissance des
maladies « non génétiques », telles que l’arthrite ou le sida,
puisque les gènes influent sur la susceptibilité d’un individu
à contracter ces maladies. De plus, tous les types de maladies
entraînent des modifications de l’expression génique dans les
cellules affectées et, souvent, perturbent le fonctionnement
du système immunitaire des personnes malades. Les chercheurs espèrent identifier le plus grand nombre de gènes
activés ou inactivés par une maladie donnée ; pour ce faire,
ils pourraient recourir aux tests sur microréseau à ADN ou se
tourner vers d’autres techniques permettant de comparer
l’expression génique dans des tissus sains et malades. Ces gènes
et leurs produits sont des cibles potentielles pour la prévention ou le traitement.
Le diagnostic et le traitement des maladies
La biotechnologie et, notamment, la recherche d’agents pathogènes à l’aide de l’amplification en chaîne par polymérase
(ACP) et de sondes nucléiques ont ouvert de nouvelles perspectives dans le domaine du diagnostic des maladies infectieuses. Par exemple, comme la séquence du génome de l’ARN
du VIH est connue, la RTPCR permet d’amplifier et donc
de déceler cet ARN dans des échantillons de sang ou de tissu
(voir la figure 20.13). La technique de RTPCR est souvent la
meilleure façon de détecter un agent infectieux très discret.
Les spécialistes de la médecine peuvent aujourd’hui diagnostiquer des centaines d’anomalies génétiques chez l’humain grâce à l’ACP et aux amorces qui ciblent les gènes
associés à de telles anomalies. Le produit de l’ADN amplifié
est alors séquencé pour révéler la présence ou l’absence de la
mutation responsable de la maladie. Parmi les gènes de maladies humaines déjà identifiés, on trouve ceux de l’anémie à
hématies falciformes, de l’hémophilie, de la mucoviscidose
(fibrose kystique), de la chorée de Huntington et de la myopathie de Duchenne. Il est possible de savoir quelles personnes
seront atteintes de telles maladies avant l’apparition des
symptômes, et même avant leur naissance. L’ACP sert également à repérer des porteurs asymptomatiques d’allèles récessifs
risquant d’avoir des effets nocifs ; cette technique a supplanté
le buvardage de Southern employé auparavant.
. Figure 20.22
iMpact
La contribution des cellules souches pluripotentes
induites (Spi) en médecine régénérative
L
es cellules souches embryonnaires (SE) peuvent générer toutes les cellules d’un organisme, mais l’utilisation d’embryons humains comme
source de ces cellules est controversée. Plusieurs groupes de recherche
ont élaboré des procédures similaires permettant de reprogrammer des
cellules complètement différenciées pour qu’elles deviennent des cellules
souches pluripotentes induites (SPi) qui se comportent comme des cellules
SE. La technique est basée sur l’introduction de facteurs de transcription
caractéristiques des cellules souches dans des cellules différenciées, comme
les cellules de la peau.
pourQuoI C’est IMportant Il est possible de reprogrammer les cellules
de peau prélevées chez des patients atteints de certaines maladies (cardiopathies, diabète, maladie d’Alzheimer, etc.) afin d’obtenir des cellules SPi. On
pourrait utiliser les cellules SPi de chaque patient pour traiter leur maladie une
fois mises au point les procédures permettant de convertir les cellules SPi en
cellules cardiaques, pancréatiques ou nerveuses. Cette technique a déjà été
utilisée avec succès pour traiter l’anémie à hématies falciformes chez une
souris qui a été génétiquement modifiée pour souffrir de cette maladie. La
figure ci-dessous explique comment cette thérapie pourrait fonctionner chez
les humains, une fois que les chercheurs auront appris comment déclencher
la différenciation des cellules SPi dans le sens désiré (étape 3).
1 Prélèvement de cellules
de peau chez le patient.
2 Reprogrammation des cellules
de peau après avoir introduit
des facteurs de transcription
spécifiques. Les cellules
se convertissent alors en cellules
souches pluripotentes induites (SPi).
4
Patient dont les tissus
cardiaques sont endommagés
ou présentant d’autres
maladies
3 Traitement des cellules SPi
avec les facteurs appropriés
entraînant une différenciation
en type de cellules spécifiques,
comme des cellules cardiaques.
Réintroduction des cellules
chez le patient, où elles peuvent
réparer des tissus endommagés,
comme le tissu cardiaque.
pour en savoIr plus G. Vogel et C. Holden, Field leaps forward with
new stem cell advances, Science 318 :1224-1225 (2007) ; K. Hochedlinger,
Des cellules thérapeutiques dans l’organisme, Pour la science 399 (2011).
et sI ?
Lorsque les organes sont transplantés d’un donneur à un receveur malade, le système immunitaire du receveur risque de rejeter la greffe,
entraînant des complications graves et souvent fatales. D’après vous, l’utilisation de cellules SPi modifiées s’accompagnerait-elle du même risque de
rejet ? Pourquoi ?