Le génie génétique:Le génie génétique: principes et applicationsprincipes et applications

Pour commencer…

ADN: support de l’information génétique

Universalité du code génétique

Colinéarité gène-protéine

La tryptophane synthétase d’E Coli: lien entre séquence du gène et séquence protéique

Une mutation est une modification dans le "texte" de l'ADN, produite au moment de saréplication et ayant échappé au contrôle et au pouvoir de réparation de la cellule; cettemodification peut ne concerner qu'une seule lettre. Il y a des mutations utiles permettantpar exemple de répondre efficacement aux agressions d'organismes pathogènes;d'autres, au contraire, conduisent à un dysfonctionnement d'une protéine, ce qui peut setraduire par une maladie héréditaire.

Le génie génétique est un ensemble de techniques qui permettent d'identifier,

d'isoler, de transférer, de modifier de manière contrôlée le matériel génétique

BREF HISTORIQUE:

1868 Friderich Miescher découvre l'ADN.

1953 Watson et Crick élucident sa structure et établissent le modèle de la double

hélice

1961 marque la découverte du code génétique qui a permis de comprendre le

langage simple de l'ADN

1970 le Suisse Werner Arber isolent les endonucléases (= enzymes servant aux

bactéries à dégrader l'ADN d'organismes parasites). Elles sont devenues pour les

chercheurs de véritables "ciseaux" biologiques permettant de découper l'ADN de

n'importe quel organisme en petits morceaux très précis

Définition du génie génétique

Le génie génétique est basé sur deux principes essentiels :

l'universalité du code génétique qui est le même de la bactérie à l'être

humain, de sorte que chaque organisme vivant a la potentialité de lire,

comprendre et réaliser l'information génétique d'un autre organisme

vivant

le clonage d'un gène, c'est-à-dire le fait de l'isoler et de le multiplier

De nos jours: de nombreux génomes ont été intégralement séquencés

dont le génome humain. Il est donc désormais possible d’isoler une

séquence d’ADN codant une protéine d’intérêt!!!!

Principes du génie génétique

Ce que le génie génétique peut faire:

détecter et isoler des gènes dans le patrimoine génétique faire passer un gène d'un organisme à un autre reproduire en éprouvette certains segments du matériel génétique modifier des gènes ciblés

Ce qu'il ne peut pas faire:

créer la vie à partir de rien prévoir exactement ce qui se passera dans le nouvel organisme

Application 1: Faire produire des protéines d’intérêt à desmicroorganismes

Exemple: fabrication de l’insuline

Mais encore: hormone decroissance pour le traitement dunanisme, facteurs VIII et IX de lacoagulation du sang pour letraitement de l'hémophilie, vaccincontre l’hépatite B…

Applications industrielles:

amélioration de microorganismes

utilisés dans l’agro-alimentaire ou

la production de protéines d’intérêt

industriel (ex. production de

pectinases par E. coli pour la

clarification des jus de fruits)

Application 2: Faire produire des protéines d’intérêt à desanimaux d’élevage

Création d’animaux utiles (ex. production

de substances utiles chez des espèces

laitières; éradication d’insectes nuisibles

par relâchement massif d’individus rendus

stériles par transgenèse…)

Amélioration des espèces végétales

cultivées (résistance aux virus, herbicides,

insectes; amélioration de la conservation

ou de l’attractivité…)

Application 3: Applications agronomiques

Transformation d’un pied de tabac

Application 4: Modifier l’ADN de pathogènes pour créerde nouveaux vaccins

Principe de la réactionimmunitaire impliquant

les lymphocytes B

Antigène ou agentinfectieux

Expansion etactivation

lymphocytes B

Productiond'anticorps

Coopération des LB et LT au cours de la réaction immunitaire

Réponse à médiation humoraleRéponse à médiation humorale Réponse à médiation cellulaireRéponse à médiation cellulaire

LB

LT4

LT8 CPA

CPA

Sécrétiond’interleukines

Synthèse de récepteurs aux interleukines

Synthèse de récepteurs aux interleukines

LB

LB activé

LT8

LT8 activé

Principe de la vaccination

Production d'anticorps spécifiques

100

10

1

1000

0 15 30 45 60 75 jours

Injection del'antigène A

Seconde injection de l'antigène Aet première injection de l'antigène B

Réponse primaireà l'antigène A

Réponse secondaireà l'antigène A

Réponse primaireà l'antigène B

Génie génétique et vaccination

Préparations vaccinales obtenues par génie génétique

toxines bactériennes inactivées après mutation du gène correspondant protéines recombinantes fabriquées à partir de gènes de l’agent infectieuxet couplées à des molécules immunogènes

Vaccination directeavec de l’ADN

Application 5: La thérapie génique

La thérapie génique est un traitementou une tentative de traitement d’unemaladie (infectieuse,génétiquemonogénique, cancéreuse ou autre)par la modification génétique. Elleutilise les gènes comme médicaments.En effet, au lieu d'introduire un agentpharmacologique classique, le principede la thérapie génique repose surl’introduction d’un matériel génétiquedans le noyau d’une cellule cible, c'està dire une séquence d'ADN qui codepour une protéine, qui, elle, constituel'agent thérapeutique.

A

Méthodes envisagées de thérapie génique

Essais cliniques sur des maladies génétiques:

- essai de thérapie génique in vivo le plus abouti mené contre

la mucoviscidose (inhalation d’adénovirus recombinants

contenant le gène CFTR)

- essai de thérapie génique ex vivo sur les « enfants bulles »

(déficience grave du système immunitaire, appelée « Déficit

Immunitaire Combiné Sévère lié au chromosome X » ou

DICS-X)

Stratégies à l’étude:

- CANCER: introduction de gènes de « suicide », de toxines ou de

gènes empêchant l’angiogenèse dans des cellules cancéreuses

- MALADIES NEURODÉGÉNÉRATIVES: expression d’enzymes

pour augmenter la production de molécules nécessaires (ex.

dopamine et parkinson); blocage de l’expression de gènes

nuisibles ou de gène de « suicide » (stratégie « antisens ») dans

les neurones

Limites actuelles:- risques liés à l’insertion aléatoire du transgène (leucémies chez

deux des « enfants bulles » traités

- problèmes spécifiques liés aux vecteurs utilisés (efficacité, durée

d’action…)

- durée de vie limitée des cellules génétiquement modifiées

- ciblage des tissus à traiter