chapitre 20 La biotechnologie
489
permet de modifier radicalement et rapidement des espèces
qui évoluent depuis des millénaires, nous oblige à faire preuve
d’humilité et de prudence.
retour sur le ConCept 20.4
1. Quel avantage présenterait l’emploi de cellules souches dans la thérapie génique ?
2. Énumérez au moins trois caractéristiques qui ont
été transmises à des plantes cultivées grâce à la
biotechnologie.
3.
et sI ?
Imaginez que vous êtes médecin et
qu’un de vos patients présente des symptômes
laissant croire qu’il est atteint d’une hépatite A.
Toutefois, les analyses n’ont pas réussi à démontrer
la présence de protéines virales dans le sang. Sachant
que l’hépatite A est causée par un virus à ARN, quels
tests de laboratoire pourriezvous effectuer pour
confirmer votre diagnostic ? Expliquez la signification
des résultats.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
réSUMé DeS cONceptS cLéS
ConCept
20.1
le clonage de l’adn produit un grand nombre
de copies d’un gène ou d’un autre segment d’adn
(p. 460 à 469)
• La biotechnologie comprend le clonage de gènes et d’autres techniques qui permettent de manipuler et d’analyser l’ADN et de créer
de nouveaux produits et organismes utiles.
• En génie génétique, des enzymes de restriction bactériennes
coupent les molécules d’ADN en de courtes séquences nucléotidiques
spécifiques (sites de restriction). Elles créent ainsi un ensemble
de fragments d’ADN bicaténaire pourvus d’extrémités cohésives
monocaténaires.
G
C T TA A
A AT T C
G
Extrémité
cohésive
5
5
3
3
3
3
5
5
• Les bases des extrémités cohésives sur les fragments de restriction s’apparient facilement avec les segments monocaténaires complémentaires situés sur les autres molécules d’ADN. L’ADN ligase,
une enzyme, peut lier ces fragments en produisant des molécules
d’ADN recombiné.
• Le schéma cidessous rappelle la procédure de clonage d’un gène
d’Eucaryote dans un plasmide bactérien :
Fragments d’ADN provenant
d’ADN génomique ou d’ADNc
ou d’une copie d’ADN obtenue
par ACP (coupés par
la même enzyme de restriction
utilisée par le vecteur de clonage)
Mélange et liaison
Plasmides d’ADN recombiné
Vecteur
de
clonage
Les vecteurs de clonage comprennent les plasmides et les chromosomes bactériens artificiels. Les plasmides recombinés sont
réinsérés dans les cellules hôtes ; chacune d’entre elles se divise pour
former un clone cellulaire. Les ensembles de clones sont entreposés
dans des banques d’ADN complémentaires ou banques génomiques. Quand on recherche un gène particulier, on passe ces banques
au crible à l’aide de l’hybridation moléculaire avec une sonde
nucléique.
• Plusieurs difficultés techniques empêchent l’expression de gènes
d’Eucaryotes clonés dans les cellules hôtes bactériennes. L’utilisation
de cellules d’Eucaryotes (comme les levures, les cellules d’insectes ou
les cellules de Mammifères) provenant de cultures comme cellules
hôtes associées aux vecteurs d’expression appropriés permet
de contourner ces problèmes.
• L’amplification en chaîne par polymérase (ACP) permet d’obtenir rapidement in vitro de nombreuses copies d’un certain segment
cible d’ADN, parce qu’elle fait intervenir une ADN polymérase résistante à la chaleur et des amorces qui encadrent la séquence recherchée.
Décrivez comment le processus de clonage de gènes donne
un clone cellulaire contenant un plasmide recombiné.
ConCept
20.2
la biotechnologie nous permet d’étudier la séquence,
l’expression et la fonction d’un gène (p. 469 à 476)
• L’électrophorèse sur gel permet de séparer les fragments de restriction d’ADN selon leur longueur. On peut détecter des fragments spécifiques par la technique du buvardage de Southern, un procédé qui
utilise des sondes marquées qui s’hybrident avec l’ADN ayant adhéré
à la copie « buvard » du gel. Initialement, les polymorphismes de
taille des fragments de restriction (PTFR) ont été utilisés pour
sélectionner des allèles qui causent des maladies, comme l’allèle de
l’anémie à hématies falciformes.
• La méthode de terminaison de chaîne par un didésoxyribonucléotide
permet de séquencer des fragments d’ADN relativement courts.
Aujourd’hui, cette technique de séquençage est automatisée, et la mise
au point de méthodes plus rapides et moins coûteuses se poursuit.
• On peut étudier l’expression d’un gène à l’aide de l’hybridation avec des
sondes marquées pour chercher des ARNm spécifiques, soit sur un gel
(buvardage de Northern), soit dans un organisme entier (hybridation in situ). De plus, l’ARN peut être transcrit en ADNc par la transcriptase inverse et l’ADNc amplifié par ACP avec des amorces spécifiques
(RTPCR). Les tests sur microréseau à ADN permettent aux chercheurs de comparer en même temps l’expression de nombreux gènes de
différents tissus, à divers moments ou dans des conditions variées.
?
Révision du chapitRe 20
489
permet de modifier radicalement et rapidement des espèces
qui évoluent depuis des millénaires, nous oblige à faire preuve
d’humilité et de prudence.
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1. Quel avantage présenterait l’emploi de cellules souches dans la thérapie génique ?
2. Énumérez au moins trois caractéristiques qui ont
été transmises à des plantes cultivées grâce à la
biotechnologie.
3.
et sI ?
Imaginez que vous êtes médecin et
qu’un de vos patients présente des symptômes
laissant croire qu’il est atteint d’une hépatite A.
Toutefois, les analyses n’ont pas réussi à démontrer
la présence de protéines virales dans le sang. Sachant
que l’hépatite A est causée par un virus à ARN, quels
tests de laboratoire pourriezvous effectuer pour
confirmer votre diagnostic ? Expliquez la signification
des résultats.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
réSUMé DeS cONceptS cLéS
ConCept
20.1
le clonage de l’adn produit un grand nombre
de copies d’un gène ou d’un autre segment d’adn
(p. 460 à 469)
• La biotechnologie comprend le clonage de gènes et d’autres techniques qui permettent de manipuler et d’analyser l’ADN et de créer
de nouveaux produits et organismes utiles.
• En génie génétique, des enzymes de restriction bactériennes
coupent les molécules d’ADN en de courtes séquences nucléotidiques
spécifiques (sites de restriction). Elles créent ainsi un ensemble
de fragments d’ADN bicaténaire pourvus d’extrémités cohésives
monocaténaires.
G
C T TA A
A AT T C
G
Extrémité
cohésive
5
5
3
3
3
3
5
5
• Les bases des extrémités cohésives sur les fragments de restriction s’apparient facilement avec les segments monocaténaires complémentaires situés sur les autres molécules d’ADN. L’ADN ligase,
une enzyme, peut lier ces fragments en produisant des molécules
d’ADN recombiné.
• Le schéma cidessous rappelle la procédure de clonage d’un gène
d’Eucaryote dans un plasmide bactérien :
Fragments d’ADN provenant
d’ADN génomique ou d’ADNc
ou d’une copie d’ADN obtenue
par ACP (coupés par
la même enzyme de restriction
utilisée par le vecteur de clonage)
Mélange et liaison
Plasmides d’ADN recombiné
Vecteur
de
clonage
Les vecteurs de clonage comprennent les plasmides et les chromosomes bactériens artificiels. Les plasmides recombinés sont
réinsérés dans les cellules hôtes ; chacune d’entre elles se divise pour
former un clone cellulaire. Les ensembles de clones sont entreposés
dans des banques d’ADN complémentaires ou banques génomiques. Quand on recherche un gène particulier, on passe ces banques
au crible à l’aide de l’hybridation moléculaire avec une sonde
nucléique.
• Plusieurs difficultés techniques empêchent l’expression de gènes
d’Eucaryotes clonés dans les cellules hôtes bactériennes. L’utilisation
de cellules d’Eucaryotes (comme les levures, les cellules d’insectes ou
les cellules de Mammifères) provenant de cultures comme cellules
hôtes associées aux vecteurs d’expression appropriés permet
de contourner ces problèmes.
• L’amplification en chaîne par polymérase (ACP) permet d’obtenir rapidement in vitro de nombreuses copies d’un certain segment
cible d’ADN, parce qu’elle fait intervenir une ADN polymérase résistante à la chaleur et des amorces qui encadrent la séquence recherchée.
Décrivez comment le processus de clonage de gènes donne
un clone cellulaire contenant un plasmide recombiné.
ConCept
20.2
la biotechnologie nous permet d’étudier la séquence,
l’expression et la fonction d’un gène (p. 469 à 476)
• L’électrophorèse sur gel permet de séparer les fragments de restriction d’ADN selon leur longueur. On peut détecter des fragments spécifiques par la technique du buvardage de Southern, un procédé qui
utilise des sondes marquées qui s’hybrident avec l’ADN ayant adhéré
à la copie « buvard » du gel. Initialement, les polymorphismes de
taille des fragments de restriction (PTFR) ont été utilisés pour
sélectionner des allèles qui causent des maladies, comme l’allèle de
l’anémie à hématies falciformes.
• La méthode de terminaison de chaîne par un didésoxyribonucléotide
permet de séquencer des fragments d’ADN relativement courts.
Aujourd’hui, cette technique de séquençage est automatisée, et la mise
au point de méthodes plus rapides et moins coûteuses se poursuit.
• On peut étudier l’expression d’un gène à l’aide de l’hybridation avec des
sondes marquées pour chercher des ARNm spécifiques, soit sur un gel
(buvardage de Northern), soit dans un organisme entier (hybridation in situ). De plus, l’ARN peut être transcrit en ADNc par la transcriptase inverse et l’ADNc amplifié par ACP avec des amorces spécifiques
(RTPCR). Les tests sur microréseau à ADN permettent aux chercheurs de comparer en même temps l’expression de nombreux gènes de
différents tissus, à divers moments ou dans des conditions variées.
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