Contenu
- Modification génétique: définition
- Ce que la modification génétique n'est pas
- Types de modification génétique
- Clonage De Gènes
- Exemples de modification génétique
UNE gène, d’un point de vue biochimique de base, est un segment d’acide désoxyribonucléique (ADN) à l’intérieur de chaque cellule d’un organisme porteur du code génétique permettant d’assembler un produit protéique particulier. Sur un plan plus fonctionnel et dynamique, les gènes déterminent ce que sont les organismes - animaux, plantes, champignons et même bactéries - et ce qu’ils vont devenir.
Alors que le comportement des gènes est influencé par des facteurs environnementaux (par exemple, la nutrition) et même par d'autres gènes, la composition de votre matériel génétique dicte presque tout sur vous, visible et invisible, de la taille de votre corps à votre réponse aux envahisseurs microbiens. , allergènes et autres agents externes.
La possibilité de changer, de modifier ou de créer des gènes de manière spécifique introduirait donc la possibilité de créer des organismes parfaitement adaptés - y compris les humains - en utilisant des combinaisons données d'ADN connues pour contenir certains gènes.
Le processus de modification d'un organisme génotype (en gros, la somme de ses gènes individuels) et donc son "bleu" génétique est connu comme modification génétique. Aussi appelé ingénierie génétique, ce type de manoeuvre biochimique est passé du domaine de la science-fiction à la réalité au cours des dernières décennies.
Les développements associés ont enthousiasmé à la fois la perspective d’améliorer la santé humaine et la qualité de la vie et une multitude de problèmes éthiques épineux et inévitables sur divers fronts.
Modification génétique: définition
Modification génétique est tout processus par lequel des gènes sont manipulés, modifiés, supprimés ou ajustés afin d’amplifier, de modifier ou d’ajuster une certaine caractéristique d’un organisme. C'est la manipulation de traits au niveau absolu - ou cellulaire -.
Réfléchissez à la différence entre coiffer régulièrement vos cheveux d’une certaine manière et pouvoir réellement contrôler la couleur, la longueur et la disposition générale de vos cheveux (par exemple, droits ou frisés) sans utiliser de produit de soin des cheveux, mais plutôt de donner des instructions invisibles à votre corps. en ce qui concerne la manière d’obtenir un résultat esthétique souhaité et de l’obtenir, et vous aurez une idée de ce qu’est la modification génétique.
Étant donné que tous les organismes vivants contiennent de l'ADN, le génie génétique peut être appliqué à tous les organismes, des bactéries aux plantes en passant par les êtres humains.
Au moment où vous lisez ceci, le domaine du génie génétique est en plein essor avec de nouvelles possibilités et pratiques dans les domaines de l’agriculture, de la médecine, de la fabrication et autres.
Ce que la modification génétique n'est pas
Il est important de comprendre la différence entre changer radicalement des gènes et se comporter de manière à tirer parti d'un gène existant.
De nombreux gènes ne fonctionnent pas indépendamment de l'environnement dans lequel évolue l'organisme parent. Habitudes alimentaires, stress de types divers (par exemple, maladies chroniques, qui peuvent ou non avoir une base génétique propre) et autres problèmes auxquels les organismes sont régulièrement confrontés peuvent affecter l'expression des gènes, ou le niveau d'utilisation des gènes pour la fabrication des produits protéiques pour lequel ils codent.
Si vous appartenez à une famille de personnes génétiquement enclines à être plus grandes et plus lourdes que la moyenne et si vous aspirez à une carrière sportive dans un sport qui favorise la force et la taille, comme le basketball ou le hockey, vous pouvez soulever des poids et en manger beaucoup. de nourriture pour maximiser vos chances d'être aussi grand et fort que possible.
Mais cela est différent de pouvoir insérer de nouveaux gènes dans votre ADN qui garantissent pratiquement un niveau prévisible de croissance musculaire et osseuse et, en définitive, un être humain possédant tous les traits typiques d'une star du sport.
Types de modification génétique
De nombreux types de techniques de génie génétique existent et toutes ne nécessitent pas la manipulation de matériel génétique à l'aide d'équipements de laboratoire sophistiqués.
En fait, tout processus impliquant la manipulation active et systématique d’un organisme pool de gènes, ou la somme des gènes dans une population qui se reproduit par reproduction (c'est-à-dire sexuellement), est assimilable à du génie génétique. Certains de ces processus sont bien sûr à la pointe de la technologie.
Selection artificielle: Également appelée sélection simple ou sélection, la sélection artificielle consiste à choisir des organismes parents possédant un génotype connu pour produire des descendants en quantités qui ne se produiraient pas si la nature seule était l'ingénieur, ou au minimum, sur des périodes beaucoup plus longues.
Lorsque les éleveurs ou les éleveurs de chiens choisissent les plantes ou les animaux à élever afin d'assurer une progéniture présentant certaines caractéristiques que les humains jugent souhaitables pour une raison quelconque, ils pratiquent une forme quotidienne de modification génétique.
Mutagenèse induite: C'est l'utilisation de rayons X ou de produits chimiques pour induire des mutations (modifications imprévues, souvent spontanées de l'ADN) de gènes spécifiques ou de séquences d'ADN de bactéries. Il peut en résulter la découverte de variantes de gènes dont les performances sont meilleures (ou, si nécessaire, pires) que le gène «normal». Ce processus peut aider à créer de nouvelles "lignes" d'organismes.
Les mutations, bien que souvent nuisibles, sont également la source fondamentale de la variabilité génétique dans la vie sur Terre. De ce fait, les induire en grand nombre, bien que certains de créer des populations d’organismes moins en forme, augmente également la probabilité d’une mutation bénéfique, qui peut ensuite être exploitée à des fins humaines en utilisant des techniques supplémentaires.
Vecteurs viraux ou plasmidiques: Les scientifiques peuvent introduire un gène dans un phage (un virus infectant les bactéries ou leurs parents procaryotes, l'Archaea) ou un vecteur plasmidique, puis placer le plasmide ou le phage modifié dans d'autres cellules afin d'introduire le nouveau gène dans ces cellules.
Les applications de ces processus comprennent l'augmentation de la résistance aux maladies, la maîtrise de la résistance aux antibiotiques et l'amélioration de la capacité des organismes à résister aux facteurs de stress environnementaux tels que les températures extrêmes et les toxines.Alternativement, l'utilisation de tels vecteurs peut amplifier une caractéristique existante au lieu d'en créer une nouvelle.
En utilisant la technologie de sélection des plantes, une plante peut être "ordonnée" de fleurir plus souvent, ou des bactéries peuvent être induites pour produire une protéine ou un produit chimique qu’elles ne pourraient normalement pas produire.
Vecteurs rétroviraux: Ici, des portions d'ADN contenant certains gènes sont introduites dans ces types particuliers de virus, qui transportent ensuite le matériel génétique dans les cellules d'un autre organisme. Ce matériel est incorporé dans le génome de l'hôte afin qu'il puisse être exprimé avec le reste de l'ADN de cet organisme.
En termes simples, il s’agit de couper un brin d’ADN hôte à l’aide d’enzymes spéciales, d’insérer le nouveau gène dans l’espace créé par le coupure et d’attacher l’ADN aux deux extrémités du gène à l’ADN hôte.
Technologie "Frappez, éteignez": Comme son nom l'indique, ce type de technologie permet la suppression complète ou partielle de certaines sections de l'ADN ou de certains gènes ("knock out"). Dans le même ordre d'idées, les ingénieurs humains à l'origine de cette forme de modification génétique peuvent choisir quand et comment activer ("activer") une nouvelle section d'ADN ou un nouveau gène.
Injection de gènes dans des organismes naissants: L'injection de gènes ou de vecteurs contenant des gènes dans des œufs (ovocytes) peut incorporer les nouveaux gènes dans le génome de l'embryon en développement, qui sont donc exprimés dans l'organisme qui en résulte.
Clonage De Gènes
Clonage de gènes est un exemple d'utilisation de vecteurs plasmidiques. Les plasmides, qui sont des morceaux circulaires d'ADN, sont extraits d'une cellule bactérienne ou de levure. Les enzymes de restriction, qui sont des protéines qui «coupent» l'ADN à des endroits spécifiques le long de la molécule, sont utilisées pour couper l'ADN, créant ainsi un brin linéaire à partir de la molécule circulaire. Ensuite, l'ADN du gène souhaité est "collé" dans le plasmide, qui est introduit dans d'autres cellules.
Enfin, ces cellules commencent à lire et à coder le gène ajouté artificiellement au plasmide.
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Le clonage de gènes comprend quatre étapes de base. Dans l’exemple suivant, votre objectif est de produire une souche de E. coli bactérie qui brille dans le noir. (Normalement, bien sûr, ces bactéries ne possèdent pas cette propriété. Si elles le faisaient, des endroits tels que les systèmes d’égout du monde et nombre de ses cours d’eau naturels revêtiraient un caractère nettement différent, E. coli prévalent dans le tractus gastro-intestinal humain.)
1. Isolez l'ADN désiré. Tout d'abord, vous devez rechercher ou créer un gène qui code pour une protéine avec la propriété requise - dans ce cas, brillant dans l'obscurité. Certaines méduses fabriquent de telles protéines et le gène responsable a été identifié. Ce gène s'appelle le ADN cible. Dans le même temps, vous devez déterminer le plasmide que vous utiliserez. c'est le ADN vecteur.
2. Couper l'ADN en utilisant des enzymes de restriction. Ces protéines susmentionnées, également appelées endonucléases de restriction, sont nombreux dans le monde bactérien. Dans cette étape, vous utilisez la même endonucléase pour couper à la fois l'ADN cible et l'ADN vecteur.
Certaines de ces enzymes coupent directement les deux brins de la molécule d'ADN, tandis que dans d'autres cas, elles effectuent une coupe "échelonnée", laissant de petites longueurs d'ADN simple brin exposées. Ces derniers s'appellent extrémités collantes.
3. Combinez l’ADN cible et l’ADN vecteur. Vous mettez maintenant les deux types d’ADN avec une enzyme appelée ADN ligase, qui fonctionne comme une sorte de colle élaborée. Cette enzyme inverse le travail des endonucléases en reliant les extrémités des molécules. Le résultat est un chimère, ou un brin de ADN recombinant.
4. Introduisez l'ADN recombinant dans la cellule hôte. Maintenant, vous avez le gène dont vous avez besoin et un moyen de le déplacer là où il se trouve. Il y a plusieurs façons de le faire, parmi lesquelles transformation, dans lequel des cellules dites compétentes balayent le nouvel ADN, et électroporation, dans lequel une impulsion électrique est utilisée pour perturber brièvement la membrane cellulaire afin de permettre à la molécule d’ADN d’entrer dans la cellule.
Exemples de modification génétique
Selection artificielle: Les éleveurs de chiens peuvent sélectionner différents traits, notamment la couleur du pelage. Si un éleveur de retrievers du Labrador constate une augmentation de la demande pour une couleur donnée de la race, il peut se reproduire systématiquement pour la couleur en question.
Thérapie génique: Chez une personne ayant un gène défectueux, une copie du gène actif peut être introduite dans ses cellules afin que la protéine requise puisse être produite en utilisant un ADN étranger.
Cultures GM: Les méthodes agricoles de modification génétique peuvent être utilisées pour créer des cultures génétiquement modifiées (GM) telles que les plantes résistantes aux herbicides, les cultures produisant plus de fruits que les variétés traditionnelles, les plantes GM résistantes au froid, les cultures améliorant le rendement global de la récolte, une valeur nutritionnelle supérieure et ainsi de suite.
Plus généralement, au XXIe siècle, les organismes génétiquement modifiés (OGM) sont devenus une question brûlante sur les marchés européen et américain en raison de préoccupations liées à la sécurité alimentaire et à l'éthique commerciale entourant la modification génétique des cultures.
Animaux génétiquement modifiés: Un exemple d’aliments génétiquement modifiés dans le monde de l’élevage consiste en l’élevage de poules qui grossissent et deviennent plus rapides pour produire plus de viande de poitrine. De telles pratiques en matière de technologie de recombinaison de l'ADN soulèvent des préoccupations éthiques en raison de la douleur et de l'inconfort que cela peut causer aux animaux.
Modification des gènes: Un exemple d’édition de gène, ou édition de génome, est CRISPR, ou en grappes répétées palindromiques régulièrement espacées. Ce processus est "emprunté" à une méthode utilisée par les bactéries pour se défendre contre les virus. Il implique une modification génétique très ciblée de différentes parties du génome cible.
Dans CRISPR, guide l'acide ribonucléique (ARNg), une molécule de même séquence que le site cible du génome, est combinée dans la cellule hôte à une endonucléase appelée Cas9. L'ARNg se liera au site ADN cible, entraînant Cas9 avec lui. Cette édition du génome peut aboutir à "neutraliser" un mauvais gène (tel qu'un variant impliqué dans le cancer) et, dans certains cas, permettre de remplacer le mauvais gène par un variant souhaitable.