Le clonage moléculaire et cellulaire

Année : 2011
Christine Veldeman
Florian Desmet
Mahé Wajnblum

1
Table des matières
1. Introduction
2. Clonage moléculaire et clonage
cellulaire
3. Techniques de clonage : clonage naturel,
reproductif et thérapeutique
4. La législation et le clonage
5. Problèmes d’éthiques liés au clonage
6. Lexique
Clonage moléculaire et
Structure primaire d'une racine de haricot
Cellule du système nerveux
Cellule cytomegalovirus (virus)
Cellules de feuille d’élodée
Cellule nerveuse
La bactérie Escherichia coli
La bactérie Staphylococcus

2
clonage cellulaire
Le clonage cellulaire est fondé sur la reproduction de cellules. Alors que le clonage
moléculaire consiste en l’isolement et la purification de gènes dans le but de
les transférer vers un autre être vivant.
1. Le clonage moléculaire
Le clonage moléculaire se rapporte au procédé d'isoler un ordre bien défini d’ADN
et à l’obtention des copies multiples de celui-ci. Il est employé dans une grande
sélection d'expériences biologiques et d'applications pratiques telles que la
production de protéine à grande échelle.
S'il est possible de cloner un organisme entier, il est également possible de cloner
un gène ou un fragment d'ADN. Cette opération est appelée clonage moléculaire.
Elle repose sur un ensemble de techniques de génie génétique* qui permettent
d'isoler et de reproduire des gènes.
L'opération consiste alors à introduire un fragment d'ADN d'intérêt (par exemple le
gène que l'on souhaite étudier) dans un organisme unicellulaire (Souvent une
bactérie comme l’Escherichia coli, ou un champignon unicellulaire). On tire ainsi
profit de la grande vitesse de prolifération de ces dernières pour reproduire à
l'identique un très grand nombre de copies de ce fragment d'ADN.
Pour cela, le fragment d'ADN est au préalable introduit dans une construction que
l'on appelle vecteur ou plasmide*. Ce plasmide est une molécule d'ADN circulaire
qui permet à la fois d'introduire la séquence d'ADN à étudier dans le
microorganisme récepteur mais aussi d'assurer le maintien de ce fragment d'ADN
d'intérêt dans la cellule hôte de génération en génération au cours des divisions
cellulaires.
* Un vecteur de clonage (ou plasmide) est une molécule d'ADN généralement
circulaire distincte de l'ADN chromosomique. Support d'information génétique chez les
microoganismes unicellulaires (bactéries, levures), il permet d'intégrer une information
génétique dans un microorganisme en introduisant dans une cellule hôte un fragment
d'ADN ou un gène d'intérêt. Que ce soit pour produire une protéine ou pour amplifier
(reproduire en de multiples copies) le fragment d'ADN à étudier, le principe est toujours
le même. Il consiste à insérer dans le vecteur le fragment d'ADN puis de transférer le
plasmide dans le microorganisme récepteur
Cette étape d'insertion d'un fragment d'ADN dans un vecteur repose sur l'utilisation
d'outils et de techniques de biologie moléculaire permettant la recombinaison
d'ADN in vitro (c'est à dire la production d'une molécule d'ADN, dite recombinante,
issue de l'intégration d'une molécule d'ADN dans une autre). Ces étapes s'appuient
sur l'utilisation de protéines et enzymes* spécifiques qui permettent de couper,
copier et coller un fragment d'ADN dans un autre.

3
Après purification du plasmide contenant le fragment d'ADN d'intérêt, on l'insère
dans un microoganisme afin que celui le duplique lors de chacune de ses divisions.
Ainsi chaque cycle de division double le nombre de copies du plasmide.
2. Le clonage cellulaire
Le clonage d'une cellule consiste à dériver une population « des cellules
d'une cellule ». Dans le cas des organisations unicellulaires ce processus est
simple et exige essentiellement une inoculation du milieu approprié.
Cependant, dans le cas des cultures des organisations multicellulaires, le
clonage de cellules est plus laborieux. Un ovule est prélevé sur une femme.
Son contenu génétique situé dans le noyau est enlevé.
Une cellule somatique est prélevée sur un homme ou une femme, puis mise en
culture.
L'ADN de cette cellule somatique est extrait et implanté dans l'ovule vide de la
donneuse. L’œuf ainsi reconstruit contient maintenant le matériel génétique du
donneur. Grâce à des chocs électriques et un certain cocktail chimique, l’œuf
commence alors sa division et son développement.
L’œuf poursuit son développement jusqu'au stade de plus de 100 cellules. La
couche externe va former le placenta, la partie interne (futur embryon) contient les
cellules souches.

4
Techniques de clonage
1. Le clonage naturel
Dans la nature, le clonage n'est rien de plus qu'un mode de reproduction parmi
tous ceux à la disposition des êtres vivants.
Certains animaux dont l'embryon est coupé en deux peuvent donner deux
individus génétiquement identiques comme c'est le cas chez les hydres. De plus, les
cellules des organismes complexes se reproduisent généralement par clonage.
Le clonage peut être naturel chez les plantes; il est dans ce cas le plus souvent
appelé multiplication végétative*.
* Multiplication végétative: Mode de reproduction asexuée des végétaux, par lequel
un individu adulte engendre un ou plusieurs autres individus génétiquement identiques
à lui (clones).
(Elle peut s’effectuer par bourgeonnement, par formation de stolons (plantes miniatures
se développant au bout d’un rameau de la plante-mère) ou par marcottage
(enracinement d’un rameau, donnant une nouvelle plante) ).
2. Le clonage thérapeutique
Le clonage thérapeutique est une technique qui vise à créer à partir de cellules
pluri ou totipotentes des organes ou des tissus humains à des fins thérapeutiques. Il
existe 4 techniques connues à ce jour, toutes en cours de recherche.
Ces 4 techniques sont:
 Le clonage thérapeutique : après le prélèvement d’un ovocyte suivi de
son énucléation, on y injecte le noyau d’une cellule saine adulte prélevée
sur le malade. A ce moment là, on prélève la masse cellulaire interne de cet
embryon, ce qui a pour résultat sa destruction. Les cellules ainsi prélevées
sont mises en culture afin d'obtenir des cellules souches embryonnaires. Ces
cellules souches sont totipotentes.
 L'utilisation de cellules issues d'embryons surnuméraires : On prélève les
cellules d’un embryon surnuméraire* . On les fait ensuite se multiplier et se
différencier vers le tissu désiré. Il faudra alors que le tissu formé soit
compatible avec le malade à soigner.
* Un embryon surnuméraire est un embryon issu d’une fécondation in vitro et qui ne
fait plus l’objet d’un projet parental.
 L'utilisation de cellules souches présentes chez l'adulte : l’organisme adulte
serait un vaste réservoir de cellules souches. Présentes au cœur des organes,
ces dernières sont destinées à remplacer les cellules abîmées à régénérer