Comment fonctionne le clonage? Voici tout ce que vous devez savoir

CRISPRIl est de notoriété publique que le clonage a brisé les liens de la science-fiction et que des laboratoires du monde entier expérimentent des techniques de clonage. Mais comment fonctionne exactement le clonage et pourquoi n'en avons-nous pas davantage entendu parler? Plus précisément, pourquoi les armées clones ne nous ont-elles pas encore envahies ? Voici comment les chercheurs clonent des organismes vivants et pourquoi cela reste un processus compliqué.

Types de clonage moderne

ADNCaroline Davis2010 | Flickr Caroline Davis2010 | Flickr

«Clonage» n'est pas un mot très scientifique, il n'est donc pas surprenant qu'il existe plusieurs techniques différentes que vous pourriez appeler le clonage. Cela inclut le clonage de gène commun, où des matériaux biologiques sont reproduits - et utilisés pour des techniques médicales ou même pour répondre à la demande de viande rouge - ainsi que le clonage thérapeutique, qui consiste à échanger l'ADN du noyau entre les œufs pour un processus de développement raccourci.

Mais pour le vrai, "c'est ce que je voulais dire" style de clonage, nous devons parler de transfert nucléaire de cellules somatiques (SCNT). C'est le type de clonage qui prend l'ADN d'un spécimen adulte et le reproduit, de sorte qu'un embryon avec ce même ADN est créé. C'est le genre de science qui a inspiré les stormtroopers et les dinosaures dans nos films préférés, et c'est probablement exactement ce à quoi vous pensiez. Parlons donc du fonctionnement du transfert nucléaire des cellules somatiques.

Étape 1: Extraire l'ADN d'un donneur

Premièrement, les scientifiques ont besoin de cellules saines et durables d'un donneur - c'est-à-dire de l'organisme qu'ils visent à cloner. Il existe différents types de cellules dans l'organisme sexuel moyen, mais les cellules somatiques sont le type de cellule «neutre» qui traîne juste à faire son travail avec les deux ensembles complets typiques de chromosomes.

Les cellules somatiques ne peuvent pas être trouvées parmi les globules rouges, mais les globules blancs sont somatiques et une source commune de produits ADN. Les cellules de la peau et l'écouvillon traditionnel des joues fonctionnent également, mais les cellules doivent être saines et intactes. C'est pourquoi il n'est généralement pas pratique d'essayer de cloner d'anciens animaux congelés ou piégés: leurs cellules sont presque toujours fortement endommagées.

Étape 2: Préparez un ovule

Tara Brown Photography / Université de Washington Tara Brown Photography / Université de Washington

Alors qu'une partie de l'équipe de clonage scientifique travaille sur l'extraction d'une quantité abondante de cellules somatiques du donneur, une autre partie travaille à la préparation d'un ovule viable. Il ne doit pas nécessairement s'agir d'un ovule de la même espèce, mais pour de plus grandes chances de succès, le plus proche sera le mieux.

Lorsque les scientifiques trouvent les bons ovules non endommagés, ils extraient soigneusement le noyau de la cellule. Le noyau est ce qui contient l'ensemble unique de chromosomes qui contribue à la reproduction. Mais pour le clonage, ils ne veulent pas de cet ADN - ils veulent une coquille intacte et vide qui peut abriter un embryon. Ainsi, le noyau et tout son ADN sont enlevés, tandis que le reste de l'œuf est délicatement conservé.

Étape 3: insérer le matériau de la cellule somatique

Creative Commons Creative Commons

Rappelez-vous, parce que les cellules somatiques sont complètes, les cellules adultes non utilisées pour la reproduction, elles ont le double jeu complet de chromosomes, déjà présents et prêts à agir. Cependant, les scientifiques doivent introduire cet ADN dans l'ovule et se préparer à se développer en un nouvel organisme. Alors ils - encore une fois, très soigneusement - retirent le noyau et l'insèrent dans l'ovule vide en attente.

Le but est de les combiner à nouveau en une seule cellule, ce qui n'est pas facile. Les techniques actuelles qui réussissent utilisent un flux électrique très léger et dirigé afin que le noyau et l'ovule se lient ensemble et, espérons-le, acceptent leur nouveau mode de vie.

Étape 4: convaincre l'ovule qu'il est fécondé et l'implanter

Nous avons maintenant un œuf cloné, prêt à commencer à grandir! Mais, bien que l'œuf ait deux ensembles de chromosomes et, en théorie, tout ce dont il a besoin pour devenir une copie de l'organisme donneur, il n'a pas été fécondé - et il ne peut pas être fécondé sans ruiner le processus de clonage.

Les scientifiques essaient donc de convaincre l'œuf qu'il est fécondé et qu'il devrait commencer à pousser. C'est un autre domaine où il y a beaucoup d'expérimentation avec de nouvelles techniques: généralement, l'œuf est soumis à des cocktails chimiques conçus pour déclencher le processus de croissance, souvent tout en étant zappé avec plus d'électricité (parfois la science est vraiment comme les films).

Lorsque la cellule commence à se diviser, les scientifiques passent rapidement à l'étape suivante, en maintenant l'œuf dans des conditions similaires à celles du processus de reproduction réel. Si l'œuf commence à se développer en un embryon qui semble sain, ils implantent généralement cet embryon dans un organisme féminin vivant pour gestation. C'est mieux pour l'œuf et beaucoup moins cher que d'essayer de faire pousser un embryon à l'extérieur dans un laboratoire.

Étape 5: Répétez jusqu'à la viabilité

Gros plan sur les embryons recherchés Brivanlou lab / Nature

Comme vous l'avez probablement remarqué, toutes les étapes précédentes impliquent une certaine incertitude et un travail délicat. Même de petites quantités de dommages cellulaires peuvent être désastreuses, et il n'y a aucune garantie qu'un œuf trafiqué se développera correctement à l'intérieur ou à l'extérieur de l'organisme porteur. En d'autres termes, la viabilité est un problème majeur. Il y a beaucoup de tentatives infructueuses et d'embryons qui ne se développent tout simplement pas correctement (qui tournent souvent de travers lorsque l'embryon n'est qu'une petite collection de cellules), donc cela prend des ressources énormes, beaucoup de temps et des centaines de tentatives pour réussir cloner. Les naissances vivantes réussies sont une rareté.

Même dans ce cas, le processus n'est généralement pas favorable aux clones réussis. Ils ont tendance à souffrir d'une durée de vie raccourcie et d'autres problèmes résumés par ce que vous pourriez appeler un coup de fouet à l'ADN. Cependant, ces problèmes ont diminué à mesure que la technologie a progressé.

Où est le clonage aujourd'hui

Juan Gärtner / 123RF Juan Gärtner / 123RF

Le premier véritable clonage à l'aide de SCNT a eu lieu en 1996 après 276 tentatives: le fameux Dolly le mouton. Cela a été rapidement suivi par des veaux clonés au Japon, puis un certain nombre d'autres animaux ont été ajoutés à la liste, notamment des chats, des chiens, des lapins, des rats, des chevaux et même un singe rhésus.

À l'exception des rumeurs, il n'y a aucune preuve qu'un humain ait jamais été cloné - les primates sont particulièrement difficiles à cloner, et les humains sont les plus difficiles de tous en raison de la façon complexe dont nos cellules se divisent. Les rapports de clones humains ont été démystifiés ou abandonnés en raison du manque de preuves.

Le clonage complet comme celui-ci a également relativement peu de valeur pour la communauté scientifique jusqu'à présent. Le clonage de gènes est beaucoup plus avantageux en matière de santé et de profit, et beaucoup plus facile à réaliser. En conséquence, le véritable clonage avec SCNT est devenu une sorte de spectacle secondaire: aujourd'hui, le processus porte principalement sur les applications de cellules souches d'embryons réussis, mais cela reste également un processus coûteux et controversé pour le moment.