Clonage d’individus Définition: Production d’« individus » génétiquement identiques 1 Page 56 Clone

Le clonage Domaine végétal – Phénomène naturel → reproduction Bouturage Marcottage Domaine animal – Phénomène naturel → reproduction Division – bourgeonnement - parthénogenèse 2 Page 56 Chez l’homme ?

Clonage d’organismes 3 techniques: 1.Par scission d’embryon 2.Par transfert de noyau de ¢ somatique 3.Par transfert de noyau de ¢ embryonnaire 3 Pages 56-57

Clonage d’organismes 3 techniques: 1.Par scission d’embryon 2.Par transfert de noyau de ¢ somatique 3.Par transfert de noyau de ¢ embryonnaire 4 Pages 56-57

Clonage d’organismes Scission d’embryon 5 Page 56

Clonage d’organismes 3 techniques: 1.Par scission d’embryon 2.Par transfert de noyau de ¢ somatique 3.Par transfert de noyau de ¢ embryonnaire 6 Page 56

Clonage d’organismes Transfert noyau ¢ somatique 7 Page 56

Clonage d’organismes 3 techniques: 1.Par scission d’embryon 2.Par transfert de noyau de ¢ somatique 3.Par transfert de noyau de ¢ embryonnaire 8 Page 57

Clonage d’organismes (technique 2 et 3) Clones ≠ organismes génétiquement identiques Pourquoi ? – ADN extra-chromosomique des ovules énucléés = ADN mitochondriale 9 Page 57

Brebis Dolly 1996 (Ecosse) – Premier Mammifère cloné par transfert de noyau de ¢ adulte. ¢ de pis (production de lait) = ¢ différenciée – ADN comporte des marqueurs → contrôlent l’expression des gènes 10 Page 57

Brebis Dolly 11 Page 57

Brebis Dolly Dr. Wilmut 1000 ¢ de pis x1000 ovules 12 Page ¢ ont survécu 29 se sont développées → transplantation (13 brebis) 1 naissance = Dolly ?

Technique mal maitrisée Dolly, annonce triomphale (progrès) Nombreux échecs (2 sur 5) – Vache clonée (¢ adulte) 6 semaines – ↓ volume du thymus et des ganglions → ↓ GBs → déficit immunitaire 13 Page 57

Technique mal maitrisée 1999: J-Paul Renard (INRA) – Faible taux de réussite du clonage à partir de ¢ somatique – 40 à 74% des clones (¢ somatiques) meurent pendant les derniers mois de gestation ou peu après la naissance Problèmes respiratoires Problèmes circulatoires Problèmes immunitaires 14 Page 58 ? ? ?

Technique mal maitrisée Les causes possibles ? – Défaut de reprogrammation des gènes – Problème d’interaction entre mère et fœtus – Cause inconnue 15 Page 58 Recherche continue…

Technique mal maitrisée 1999: Wilmut – Raccourcissement systématique des télomères Raccourcissent à chaque mitose → vieillissement et mort cellulaire 16 Page 58 = extrémités des chromosomes

Technique mal maitrisée 2000: Remise en cause de la théorie des télomères – 6 générations de souris clonés Aucune anomalie éthologique Raccourcissent des télomères – 6 veaux clonés Allongement des télomères 17 Page 58

Clonage et avenir Ira-t-on jusqu’au clonage humain ? – Pas encore officiellement réalisé Severino Antinori (gynécologue italienne) Brigitte Boisselier (présidente sté Clonaid, secte des raéliens) 18 Page 59

Le clonage Ses applications: – en recherche fondamentale – dans le domaine agronomique – dans les domaines médical et pharmaceutique 19 Pages 59-63

Le clonage Ses applications: – en recherche fondamentale – dans le domaine agronomique – dans les domaines médical et pharmaceutique 20 Page 59

Clonage – recherche fondamentale Le clonage associé à la transgenèse → avancer la recherche fondamentale 21 Page 59 = est le fait d'introduire un ou plusieurs gènes dans un organisme vivant.

Clonage – recherche fondamentale Le clonage associé à la transgenèse → avancer la recherche fondamentale - Comprendre le fonctionnement du génome - Comprendre les processus de développement embryonnaire 22 Page 59

Clonage – recherche fondamentale Avantages dans la pratique – Utilisation de témoins quasi-identiques dans les expériences → ↓ variabilité inter-individu 23 Page 59

Le clonage Ses applications: – en recherche fondamentale – dans le domaine agronomique – dans les domaines médical et pharmaceutique 24 Pages

Clonage - domaine agronomique Le clonage associé à la transgenèse → perspectives pour les animaux d’élevage - Produire et reproduire des animaux performants - Créer des animaux résistants à certaines maladies 25 Page 59

Clonage - domaine agronomique Le clonage associé à la transgenèse → perspectives pour les animaux d’élevage - Produire et reproduire des animaux performants - Créer des animaux résistants à certaines maladies 26 Page 59

Clonage - domaine agronomique Produire et reproduire des animaux performants: – Transgenèse → améliore les performances Hormones de croissance introduites chez des espèces – Saumon – Truite – Carpe –…–… 27 Page 59

Clonage - domaine agronomique Produire et reproduire des animaux performants: – Transgenèse → améliore les performances Travaux en cours … – ↑ croissance de la laine chez le mouton – Qualité du lait pour la consommation humaine 28 Page 59

Clonage - domaine agronomique Le clonage associé à la transgenèse → perspectives pour les animaux d’élevage - Produire et reproduire des animaux performants - Créer des animaux résistants à certaines maladies 29 Page 60

Clonage - domaine agronomique Créer des animaux résistants à certaines maladies: – Transgenèse de gènes qui s’opposent à l’infection ou la propagation d’organismes pathogènes Gènes de résistance naturelle à des maladies Gènes qui peuvent empêcher un virus de pénétrer une ou de s’y répliquer 30 Page 60

Le clonage Ses applications: – en recherche fondamentale – dans le domaine agronomique – dans les domaines médical et pharmaceutique 31 Pages 60-63

Clonage - domaines médical et pharmaceutique Le clonage associé à la transgenèse - Animaux transgéniques comme modèles pour les maladies humaines - Les organes du porc pour d’éventuelles xénogreffes - Animaux transgéniques produisant des molécules pharmaceutiques - Remédier à la stérilité humaine - Le clonage thérapeutique 32 Pages 60-63

Clonage - domaines médical et pharmaceutique Le clonage associé à la transgenèse - Animaux transgéniques comme modèles pour les maladies humaines - Les organes du porc pour d’éventuelles xénogreffes - Animaux transgéniques produisant des molécules pharmaceutiques - Remédier à la stérilité humaine - Le clonage thérapeutique 33 Page 60

Clonage - domaines médical et pharmaceutique Modèles pour les maladies humaines: – Animaux domestiques miment plus ou moins bien certaines maladies humaines Lapin – Athérosclérose – Infection par le VIH – La mucoviscidose 34 Page 60

Clonage - domaines médical et pharmaceutique Le clonage associé à la transgenèse - Animaux transgéniques comme modèles pour les maladies humaines - Les organes du porc pour d’éventuelles xénogreffes - Animaux transgéniques produisant des molécules pharmaceutiques - Remédier à la stérilité humaine - Le clonage thérapeutique 35 Pages 60-61

Les xénogreffes Définition Prélever un organe ou un tissu animal pour le greffer sur un être humain, après quelques manipulations pour le rendre acceptable. 36 Page 60

Clonage - domaines médical et pharmaceutique Organes de porc → xénogreffes – Pourquoi le porc ? Taille des organes ≈ taille des organes humains 37 Page 60 Résoudre les problèmes de dons d’organes

Les xénogreffes Problèmes ? – Rejet du greffon – Ethiques – Compatibilité physiologique 38 Page 60

Les xénogreffes Les espèces intéressantes: Singe (babouin et chimpanzé) Porc transgénique 39 Page 60

Les xénogreffes 40 Page 60 SINGE (babouin et chimpanzé)PORC transgénique Le plus proche de l'homme sur le plan immunologique Porc humanisé dont l'endothélium ne s'activera plus au contact du sang humain. Risques de transfert de maladies élevés Organes physiquement proches de ceux de l'homme. Elevage long et parfois difficileElevage facile car reproduction rapide.

Les xénogreffes Aujourd’hui Greffes de tissus – Tissus conjonctifs bovins ou porcins (80) – Valves cardiaques 41 Page 61

Les xénogreffes A long terme Greffes d’organes – ↑ recherches 42 Page 61

Les xénogreffes Porc 43 Page 61 Cellule Noyau ADN GGTA1 Gène Sucre Chez tous les mammifères sauf chez le singe et l’homme Lors d’une greffe chez l’homme SI = rejet « hyper aigu »

Les xénogreffes Eviter le rejet – Masquer la molécule porcine avec des molécules humaines Comment ? – Porcs transgénique (gène humain) 44 Page 61

Les xénogreffes Porc 45 Page 61 Cellule Noyau ADN GGTA1 Gène Sucre Gène humain Problème ? SI peut trouver la supercherie SI

Les xénogreffes Eviter le rejet – Désactiver chez les porcelets le gène GGTA1 Comment ? – Par clonage et insertion de noyau de trafiquées → ovocyte énucléé 46 Page 61

Les xénogreffes En 2002 – Naissance de porcelets possédant des gènes GGTA1 désactivés et sans l’alpha-1-galactose = porc « knock-out » Rejet 47 Page 61

Les xénogreffes La partie n’est pas encore gagnée… – L’inactivation d’un gène est insuffisante – Une dizaine de gènes devraient être modifiés – Présence de rétrovirus → infections humaines → recombinaison avec virus humains → ↑ dangerosité 48 Page 61 Barrière de l’espèce ? Expériences ont montré que certains virus porcins → de souris

Clonage - domaines médical et pharmaceutique Le clonage associé à la transgenèse - Animaux transgéniques comme modèles pour les maladies humaines - Les organes du porc pour d’éventuelles xénogreffes - Animaux transgéniques produisant des molécules pharmaceutiques - Remédier à la stérilité humaine - Le clonage thérapeutique 49 Pages 62-63

Clonage - domaines médical et pharmaceutique Animaux transgéniques → molécules pharmaceutiques – Animaux d’élevage = « bio-réacteurs » Exemples: – Bactéries → insuline – Ovins et caprins → facteur IX, protéine de coagulation (lait) 50 Page 62

Animal transgénique 2008 – Antithrombine = 1 er médicament produit et autorisé en Europe 51 Page 62 = Protéine plasmatique inhibiteur de la coagulation sanguine Importante: individus ave déficit héréditaire → thrombose

Animal transgénique Protocole ? – Technique utilisée = micro-injection 52 Page 62

Animal transgénique 53 Page 62 En 1 année, 1 chèvre → quantité antithrombine = extraction de 90’000 dons de sang

Animal transgénique = gene pharming Les animaux utilisés: Moutons Chèvres Vaches Porcs Succès de la technique ? Très faible -1% des zygotes micro- injectés se développent → animal c caractère désiré -< 10% de ces animaux c gène dans leurs gamètes 54 Page 63

Clonage - domaines médical et pharmaceutique Le clonage associé à la transgenèse - Animaux transgéniques comme modèles pour les maladies humaines - Les organes du porc pour d’éventuelles xénogreffes - Animaux transgéniques produisant des molécules pharmaceutiques - Remédier à la stérilité humaine - Le clonage thérapeutique 55 Page 63

Clonage - domaines médical et pharmaceutique Le clonage associé à la transgenèse - Animaux transgéniques comme modèles pour les maladies humaines - Les organes du porc pour d’éventuelles xénogreffes - Animaux transgéniques produisant des molécules pharmaceutiques - Remédier à la stérilité humaine - Le clonage thérapeutique 56 Page 63

Vers le clonage thérapeutique De quoi s’agit-il? Consiste à créer un embryon cloné à partir de cellules d’un patient, dans le but de produire des lignées de tel ou tel tissu, dont le patient aurait besoin (greffe de peau, de muscle…) 57 Page 63

Vers le clonage thérapeutique Limites actuelles de la techniques: - Mécanismes de différenciation cellulaire (à partir de cellules souches) encore mal connus. 58 Page 63

Vers le clonage thérapeutique Clonage reproductif / clonage thérapeutique 59 Page 63