XXIe siècle: Thérapie généque et clonage

1. 1
XXIe siècle:
Thérapie généque et clonage
Présentées par: - Dre.K.CHENTOUF-TEHAMI
- Dre. K. SENOUCI-REZKALLAH

2. Le transfert de l’information
génétique
2

3. Réplication de l'ADN
• Durant la réplication, les brins se séparent et chaque brin sert de modèle pour la
synthèse d'un brin complémentaire.
• La réplication assure donc le transfert de l’information génétique d’une cellule à
ses descendantes.
3
Source http://bcs.whfreeman.com/lodish5e/
Dès 1953, Watson et Crick écrivent sur l’importance théorique de cette
structure en double-hélice pour la compréhension de la semi-conservativité.
Une conséquence importante de cette disposition structurale des bases est
l’ouverture possible de cette molécule et la reconstitution par complémentarité
de deux molécules identiques à la première.

4. L'ARN - acide ribonucléique
• Cette classe d'ARN a été isolée et étudiée
pour la première fois en 1956 et
appelée DNA-like RNA (ARN similaire à
l'ADN) par Volkin et Astrachan, mais sans que
ceux-ci n'en comprennent le rôle biologique.
• C'est François Gros qui a réellement
caractérisé ces ARN quelques années plus
tard à la suite de l'hypothèse de leur existence
formulée par Jacques Monod et François
Jacob
Le concept d'ARN messager a été émis puis
démontré par Jacques Monod, François
Jacob et leurs collaborateurs en 1960.
4

5. 5
François Jacob, 1920 - 2013, est
un biologiste et médecin français.
En 1965, il est récompensé du prix
Nobel de physiologie ou
médecine..
Jacques Lucien Monod, 1910-1976
est un biologiste et biochimiste français de
l'Institut Pasteur de Paris, lauréat
en 1965 du prix Nobel de physiologie ou
médecine. Il est l'auteur en 1970 d'un essai
intitulé Le Hasard et la Nécessité.

6. Protéines
6
Retinol binding protein PDB 1RBP
Les protéines furent découvertes à
partir de 1835 aux Pays-Bas par
le chimiste organicien Gerardus
Johannes Mulder (1802-1880)
, sous le nom de wortelstof. C'est son
illustre confrère suédois, Jöns Jacob
Berzelius, qui lui suggéra en 1838 le
nom de protéine.
. Les protéines adoptent en effet de
multiples formes et assurent de
multiples fonctions. Mais ceci ne fut
découvert que bien plus tard, au cours
du xxe siècle.

7. Structure - fonction
• Depuis les années 1950, la caractérisation de la structure des
macromolécules fourni une information précieuses pour comprendre les
mécanismes auxquels sont associées leurs fonctions.
o La détermination de la structure de l’ADN (Watson & Crick, 1953) a
permis de comprendre comment l’information génétique passe d’une
cellule à ses descendants.
o Les structures des complexes enzyme/substrat révèlent les sites actifs.
o L’analyse des interfaces ADN/protéine permettent de comprendre les
mécanismes de régulation transcriptionnele.
7
Cystathionine beta-lyase
PDB 1cl1
Yeast Gal4p bound to DNA
Source:Watson&Crick(1953).Nature4356:737-
738.

8. Le "dogme central"• Le « dogme central » a été formulé en 1958 par
Francis Crick
o Crick, F. H. (1958). On protein synthesis.
Symp Soc Exp Biol 12, 138-63.
• Il s'énonce de la façon suivante
o DNA makes RNA makes protein
o (l’ADN fait l’ARN qui fait les protéines)
• Il décrit le transfert de l'information de l'ADN à la
protéine, en passant par l'ARN messager
intermédiaire.
8
http://www.accessexcellence.org/AB/GG/central.html
ADN
ARN
Transcription
Protéine
Traduction
Réplication
Le dogme central stipule que, une fois
que l’« information » est passée dans la
protéine elle ne peut pas en ressortir.
Plus précisément, le transfert
d’information serait possible d’acide
nucléique à acide nucléique, ou d’acide
nucléique à protéine, mais le transfert de
protéine à protéine, ou de protéine à
acide nucléique est impossible.
Information signifie ici la détermination
précise de la séquence, soit des bases
dans l’acide nucléique, soit des résidus
aminoacides dans la protéine.
Crick, F. H. (1958). On protein
synthesis. Symp Soc Exp Biol 12, 138-63.

9. Comparaison de séquences entre organismes
Le séquençage
• Le séquençage d’un gène ou d’une protéine chez des organismes appartenant à
différentes espèces permet de détecter des différences qui révèlent les mutations
apparues au cours de l’évolution, durant la divergence des deux espèces.
• Des programmes informatiques permettent de trouver le meilleur alignement
possible entre deux séquences
• On peut alors analyser
o Le degré de conservation (nombre de positions conservées).
o Les mutations (insertions, substitutions, insertions).
9
Le séquençage de l'ADN a été inventé dans la deuxième moitié des années 1970. Deux
méthodes ont été développées indépendamment, l'une par l'équipe de Walter Gilbert,
aux États-Unis, et l'autre par celle de Frederick Sanger (en 1977), au Royaume-Uni.
Ces deux méthodes sont fondées sur des principes diamétralement opposés :
l'approche de Sanger est une méthode par synthèse enzymatique sélective, tandis que
celle de Maxam et Gilbert est une méthode par dégradation chimique sélective. Pour
cette découverte, Gilbert et Sanger ont été récompensés par le prix Nobel de chimie en
1980.

10. Phylogénie moléculaire
• La phylogénie moléculaire consiste à utiliser des méthodes
informatiques pour retracer « l’histoire » des mutations apparues au
cours de l’évolution d' un gène donné, en comparant les séquences
de différentes espèces plus ou moins proches.
• A partir d’alignements de séquences, on peut calculer une distance
entre chaque paire de séquence, en comptant le nombre de résidus
(nucléotides ou acides aminés) qui diffèrent.
• On peut ensuite inférer un arbre phylogénique, en regroupant
d’abord les séquences les plus similaires, puis progressivement
celles qui sont les plus différentes.
10

11. Phylogénie
• Phylogénie moléculaire
o La figure ci-dessous montre l’arbre
phylogénétique obtenu en comparant
les séquences de myoglobine chez
différentes espèces de primates.
11
• Phylogénie anatomique
o Cet arbre phylétique des primates a été
établi sur base de critères d’anatomie
comparée et de paléontologie.
http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/ress/evolution/primates/phyl_prim.html
http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/ress/evolution/primates/myo_prim.html
L’arbre a été établi à partir de l’alignement
des séquences d’une seule protéine ‘(la
myoglobine)

12. Inférence phylogénétique
• Les distances observées sur cet arbre correspondent aux distances
taxonomiques établies par des méthodes d’anatomie comparée.
• La phylogénie moléculaire constitue donc un outil puissant pour inférer le degré
de proximité de différentes espèces sur base de critères directement liés à leur
évolution (nombre de mutations).
• Ceci est particulièrement utile dans les cas où les autres branches, telles que
l’anatomie comparée, ou la biochimie, ne fournissent pas de critères décisifs (par
exemple pour classifier les bactéries).
12

13. La biologie du XXIème
siécle

14. La thérapie génique
14
Méthode thérapeutique visant à traiter une maladie en modifiant
l'information génétique.
- Le principe de la thérapie génique est de remplacer, à l'intérieur des
cellules malades, les allèles défectueux responsables de la maladie par
un gène fonctionnant normalement.

15. 15

16. 16

17. • Historique
• 1990, Premier essai de thérapie génique aux Etats-Unis par French
Anderson, Michael Blaese et Kenneth Culver. Cet essai est mené sur une
petite fille atteinte de l’Ada (Adénosine déaminase), une maladie
entraînant un effondrement total des défenses immunitaires.
• 1993, Le Pr Alain Fischer (Inserm, Hôpital Necker, Paris) met au point un
traitement par thérapie génique pour les enfants atteints d’un déficit
immunodéficitaire, les « bébés-bulles ».
• 2001, première publication d'un succès de thérapie génique chez un
animal, Il s'agissait de chiens présentant une maladie grave des yeux, qui
est responsable d'une cécité ou d'une malvoyance dès la naissance .

18. • 2002, l'équipe d'Adrian Thrasher annonçe qu'elle a traité par
thérapie génique le petit Rhys Evans, alors âgé de 18 mois. Il
souffrait d'un déficit immunitaire avec défaut d’expression des
molécules HLA,
• 2000, Le Pr. Alain Fischer, à l’origine des essais de thérapie
génique chez les « bébés bulles », annonce que l'un des dix enfants
traités par thérapie génique a un excès de lymphocytes T (globules
blancs) dans le sang qui s'apparente à une leucémie. Les essais sont
suspendus. Trois mois plus tard, en janvier 2003, un second cas de
leucémie est découvert chez un autre "bébé bulle" .
• L'année 2009 est marquée, quant à elle, par le succès de la thérapie
génique sur deux enfants par une équipe de l'Inserm. Aucun effet
secondaire n'est apparu par la suite.
•
]

19. Bébé bulles

20. Les différentes maladies qui se soignent avec la thérapie génique
sont :
-Mucoviscidose
-Hémophilie
-Myopathie
-Immunodéficiences
-Cancer
20

21. Avantage principal
- Guérir toutes maladies ayant une origine génétique( Cancer,
Mucoviscidose...)
- La Thérapie génique pour traiter la maladie de Parkinson
- Tests génomiques de l’ADN libre circulant pour le dépistage prénatal
des aneuploidies foetales : résultats du projet PÉGASE
21

22. Inconvénients
-Cette technique n'est pas encore totalement maîtrisée :
l'allèle est inséré au hasard
- L'efficacité est moindre
- Des maladies (leucémie...) sont apparus chez les patients
après avoir eu affaire à la thérapie génique.

23. La Thérapie génique pour traiter la maladie
de Parkinson
• L’hypothèse selon laquelle la prise de médicaments
intermittente dans la journée altère le
fonctionnement du cerveau en stimulant de manière
trop irrégulière les neurones
• Une stimulation dopaminergique continue
C’est pourquoi, aujourd’hui, les espoirs se tournent vers la thérapie génique qui
consiste à faire exprimer directement un gène thérapeutique par les cellules du
cerveau.
À l’heure actuelle, les systèmes les plus efficaces pour faire exprimer des gènes
d’intérêt in vivo passent par l’utilisation de vecteurs viraux ; des enveloppes
virales débarrassées de leurs propriétés de multiplication et rendues non
pathogènes.

24. Alzheimer : la thérapie génique au secours
de la perte de mémoire
• La thérapie génique utilise des acides nucléiques (ADN ou
ARN) pour soigner ou prévenir des maladies. Dans le cas de
la maladie d'Alzheimer, les chercheurs espagnols ont utilisé
un gène qui stimule la production d'une protéine bloquée
chez les patients qui souffrent de cette pathologie. Le gène a
été injecté dans l'hippocampe, région cérébrale impliquée
dans la mémoire.
• La maladie d'Alzheimer se caractérise en effet par un
dysfonctionnement de la protéine, "Crtc1", responsable de
l'activation des gènes qui codent la formation de la mémoire
à long terme.

25. Leucémie : les espoirs soulevés par la
thérapie génique se confirment
• La leucémie (du grec leukos, blanc, et haima, sang), ou leucose,
est un cancer des cellules de la moelle osseuse (les cellules de la
moelle produisent les cellules sanguines, d'où le terme parfois
utilisé de cancer du sang), faisant partie des hémopathies
malignes.
• L’injection de cellules immunitaires génétiquement modifiées a
permis à des dizaines de jeunes malades souffrant d’une
leucémie agressive d’entrer en rémission avec néanmoins des
effets secondaires importants.
• Les jeunes patients atteints de leucémie résistante et agressive
ont un nouvel espoir. Dans le New England Journal of Medicine,
une équipe de recherche internationale confirme l’efficacité
d’une thérapie personnalisée utilisant les cellules immunitaires
des malades génétiquement modifiées.
•

26. Le clonage
• désigne principalement deux processus. C'est d'une part la
multiplication naturelle ou artificielle à l'identique d'un
être vivant, c'est-à-dire avec conservation exacte du
même génome pour tous les descendants (les clones).
• Cellules Somatique, Cellules du corps à l'exclusion
des cellules germinales et des cellules de l'embryon aux
premiers stades du développement. Les
cellules somatiques humaines possédent 23 paires
de chromosomes, soit 46 ; elles sont dites diploïdes.

27. Principe du clonage
27

28. Le clonage de dolly
• La naissance de l'agnelle Dolly en 1996 et morte
en 2003 inaugure la naissance du clonage reproductif
chez les mammifères et du même coup génère une
polémique sur les (consignes) éthiques de cette
performance dans la mesure où elle pouvait être
applicable à l'espèce humaine.
• Non moins virulente fut celle concernant les plantes
génétiquement modifiées, résistantes aux pesticides et
aux herbicides.
• Le clonage thérapeutique a pour but d'offrir à des
patients des tissus du soi, donc immun- compatibles,
susceptibles d'être greffés sans qu'il y ait rejet du
greffon.
28

29. Snuppy, premier chien cloné
• Snuppy est le premier chien conçu
par clonage. Il est le résultat d'un travail
dirigé par Hwang Woo-suk à l'université
nationale de Séoul, Corée du Sud. Né le 24
avril 2005, Snuppy,
• comme son père Tai, un lévrier afghan. Son
nom, contraction de "SNU" et "puppy" (petit
chiot), fait référence au personnage de
comics Snoopy.
Snuppy, premier chien
cloné
futura-sciences.com

30. Le clonage humain
• consiste en la création d'un être humain à partir de la
totalité du matériel génétique d'un humain déjà conçu.
• Le clonage pourrait permettre un éventail de possibilités
au niveau médical. Par exemple, lors d'une guerre,
• pouvoir remplacer un organe vital touché par celui du
clone serait très intéressant.
• Le clone servirait alors de « banque d'organes vivante ».

31. Applications
Clonage thérapeutique
• La technique consiste à implanter le noyau d'une cellule somatique
adulte dans un ovocyte énucléé pour commencer le développement
embryonnaire et obtenir des cellules totipotentes dites aussi cellules
souches.
• Le concept, né à la fin du xxe siècle, n'était toujours pas concrétisé en
2004. Il est possible qu'il soit obsolète avant cette réalisation, en raison
des progrès sur ces cellules spéciales, qu'il semble possible d'obtenir
sans recours à leur fabrication indirecte par clonage (la thérapie
régénératrice par cellule souche).

32. Clonage reproductif
• Le clonage reproductif servirait à un couple stérile ou
ayant une maladie génétique d'avoir un enfant sans passer
par une reproduction sexuée.
• L'enfant ne serait en conséquence que le descendant de
l'un des deux parents.

33. Législation
• Les problèmes éthiques
• Mais il est peut-être préférable du point de vue éthique de n'utiliser
pour ce genre de recherches ou d'applications thérapeutiques
• Le 8 mars 2005, l'Assemblée générale des Nations unies a décidé
d'interdire le clonage, même à des fins thérapeutiques.
• La Déclaration des Nations unies sur le clonage des êtres humains, non
contraignante, a été adoptée avec 84 voix pour, 34 voix contre et 37
abstentions.
• Parmi les pays qui se sont opposés à cette déclaration se trouvent
la France, le Royaume-Uni, la Norvège, l'Inde, le Japon, le Canada et
la Chine.
• Ces pratiques sont punissables de peine allant de trente ans à
la réclusion criminelle à perpétuité.

34. Conclusion
La biologie du XXIème siécle a connus:
• Les progrès de la médecine et les maladies émergentes
• Les manipulations génétiques des végétaux et des animaux
• La production de protéines humaines « interférons,
interleukines, hormone de croissance, facteur VIII de la
coagulation »
• La thérapie génique

35. Les défis du XXIe siècle
• L’homme du XXIe siècle sera-t-il capable de relever les défis
éthiques que posent déjà et que poseront sans doute
encore plus les interventions biotechnologiques (au sens
large du terme) dans la vie des individus et des sociétés ?
• Aujourd’hui la science est collective et l’humanité a donc
besoin impérativement d’une conscience collective : déjà,
dans de nombreux pays industrialisés, existent des comités
d’éthique, chargés d’informer les gouvernements sur les
problèmes moraux que posent les avancées techniques.
• On peut espérer, comme vient de le montrer la déclaration
de l’ONU sur le génome humain, que les conclusions de ces
comités aboutiront à des consensus internationaux sur le
caractère licite ou illicite, bénéfique ou dangereux, de telle
ou telle technique.

36. L'origine de la vie
• Les biologistes d'aujourd'hui ne s'intéressent pas exclusivement
d'ailleurs aux applications médicales, zootechniques,
agronomiques, industrielles de leur science.
• la plupart d'entre eux, comme bon nombre de leurs
contemporains, se demandent comment on peut expliquer, à
l'heure actuelle, l'origine et l'évolution de la vie sur notre planète.
• Jacques Monod, il y a trente ans, concluait un livre célèbre,
Le Hasard et la Nécessité :
• L’Univers n’était pas gros de la vie, ni la biosphère de l’homme…
L’homme sait enfin qu’il est seul dans l’immensité indifférente de
l’univers, d’où il a émergé par hasard… La thèse de Christian de
Duve affirme au contraire que l’Univers était “ gros de la Vie ” et
que la Biosphère était “ grosse de l’Homme ” en s’appuyant sur ce
que ce chercheur appelle “ les contraintes du hasard ”.

37. Qu’est ce que va devenir
la biologie du futur?
C’est quoi le futur
biologique