Comment a modifié artificiellement l'ADN d'un organisme dans un système de laboratoire?

Tous les êtres vivants ont une série de gènes dans leur ADN qui déterminent les caractéristiques de chaque individu. De la couleur des cheveux d'un Yorkshire Terrier à la couleur des yeux d'un perroquet, de la hauteur d'une girafe, ou du goût d'une mandarine, tout est déterminé par les gènes.

L'ensemble des gènes que chaque être vivant a est connu comme son génotype, et les caractéristiques observables que ces gènes produisent chez l'individu sont connues Phénotype.

Plusieurs fois, les scientifiques sont intéressés à modifier les gènes de l'ADN pour obtenir un phénotype particulier. Dans certains cas, ce phénotype peut être la résistance d'une plante à une peste, ou la taille et le goût d'un fruit. Cependant, dans d'autres cas, cette modification peut chercher à guérir une maladie héréditaire ou même un cancer.

Mais comment les scientifiques, les généticiens et les biologistes moléculaires font-ils pour modifier artificiellement l'ADN pour atteindre ces objectifs? Ils le font à travers différentes techniques de génie génétique. Ces techniques lui permettent de modifier le code génétique ou d'insérer des gènes et d'autres morceaux de matériel génétique d'un individu à l'autre.

Les techniques les plus utilisées sont:

• Mutations induites au moyen du rayonnement et par des mutans chimiques.
• Transformation.
• Transfection.
• Transduction.

Mutations induites

Une mutation est tout changement dans la séquence normale d'ADN. Ceux-ci peuvent se produire et, en fait, ils se produisent naturellement par différents mécanismes lorsque les cellules sont divisées ou reproduites, ce qui est l'une des forces qui entraînent l'évolution des êtres vivants.

En plus de se produire naturellement, les scientifiques ont découvert il y a des années que des mutations pouvaient être induites en laboratoire. Cela se fait par le biais d'agents mutagènes (générateurs de mutations) physiques et chimiques.

Les mutations induites, comme les indigènes, se produisent complètement au hasard. Cela signifie que nous ne pouvons pas contrôler quel gène ou quelle cellule particulière subira une mutation, ni quelle mutation particulière subira.

En conséquence, lorsque les biologistes veulent développer une plante plus résistante à la sécheresse pour lutter contre la faim du monde, par exemple, ce qu'ils font habituellement, c'est induire des mutations dans des millions et des millions de cellules de cette plante, avec l'espoir que l'une de ces cellules contienne les souhaitées mutation. Ensuite, quand ils l'obtiennent, ils reproduisent cette cellule jusqu'à ce que vous obteniez une plante complète.

Comme mentionné ci-dessus, il existe deux principales classes de mutagènes, de physiciens et de chimistes.

Mutations induites par les mutans physiques

Le mutagène physique le plus utilisé en laboratoire pour induire des mutations est le rayonnement ionisant. Cela a la capacité de générer de grands changements dans l'ADN tels que:

• Délétions ou élimination des morceaux complets d'ADN ou des morceaux de chromosomes.
• Investissements de la séquence.
• Translocations dans lesquelles un morceau de chromosome se déplace vers un autre endroit différent de sa position d'origine.

Mutations induites au moyen de mutans chimiques

Les mutans chimiques sont des substances chimiques qui réagissent avec l'ADN ou qui interfèrent dans leur réplication produisant généralement des changements spécifiques dans la séquence. De nombreuses substances cancérigènes telles que certains conservateurs ou colorants artificiels sont des mutagens chimiques.

Transformation

En plus des mutations induites, les biotechnologues et les ingénieurs génétiques utilisent également d'autres techniques pour modifier l'ADN. L'une de ces techniques est la transformation, qui se compose du processus dans lequel une bactérie absorbe l'ADN d'une autre bactérie à travers sa paroi cellulaire.

La transformation est non seulement utilisée par les scientifiques pour produire des bactéries avec des caractéristiques génétiques spéciales, mais c'est aussi l'une des façons de transformer des bactéries inoffensives ou même bénéfiques comme celles que nous avons dans l'intestin se transforment en bactéries pathogènes capables de tomber malade.

Transfection

Lorsque le processus de transformation décrit ci-dessus est effectué chez les animaux, alors il est appelé transfection. En d'autres termes, la transfection est la façon dont les biotechnologues introduisent l'ADN étranger aux cellules animales telles que les cellules humaines.

Comme les cellules animales n'ont pas la capacité naturelle pour absorber l'ADN de l'environnement externe, un processus appelé électroporation est normalement effectué, ce qui génère de grands pores dans la membrane cellulaire à travers laquelle l'ADN peut entrer.

Transduction

La transformation et la transfection ne sont pas des moyens très efficaces d'introduire des gènes dans une cellule car l'ADN est facilement brisé lorsqu'il est en dehors de la cellule. Pour cette raison, lorsque vous souhaitez modifier le code d'un organisme, un système créé par nature est généralement utilisé à cet effet: le virus.

Les virus sont de grands complexes moléculaires formés par des protéines et de l'ADN ou de l'ARN. Il existe de nombreux types de virus qui agissent de différentes manières, mais le principe est toujours le même: en infectant une cellule, le virus introduit son ADN pour forcer la machinerie cellulaire à la reproduire et à la traduire en particules plus virales.

La transduction est un processus de modification génétique qui tire parti de cette particularité des virus, mais pour introduire l'ADN que les scientifiques veulent, au lieu de l'ADN virus.

En utilisant différentes techniques de biologie moléculaire, les scientifiques obtiennent la coquille d'un virus et introduisent l'ADN qu'ils veulent inclure dans la cellule. Ensuite, ils infectent la cellule par ce "virus" modifié.

Vaccins contre le coronavirus: un exemple de modification génétique par transduction

Il peut sembler étrange de penser que des millions de personnes ont reçu une thérapie génétique récemment, mais cela est vrai à certains égards. En effet, certains des vaccins qui ont été appliqués et qui continuent d'être appliqués pour lutter contre la maladie produite par le coronavirus SARS-CoV-2, le Covid-19, utilisent le principe de transduction pour modifier génétiquement les cellules du patient.

Des exemples de ceci sont les vaccins vectoriels viraux tels que le vaccin Janssen, par Johnson et Johnson, et le Chadox1 développé entre l'Université d'Oxford et la société AstraZeneca du Royaume-Uni. Ce vaccin a été fabriqué à l'aide de la coquille d'un virus de chimpanzé dans lequel les gènes produits par les Puyas de la couronne du coronavirus ont été introduits.

Les références

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