L’histoire du clonage, de 1885 à nos jours

Le clonage n’a rien de nouveau: sa riche histoire scientifique s’étend sur plus de 100 ans ! Les exemples ci-dessous vous emmèneront dans un voyage dans le temps, où vous pourrez en apprendre davantage sur l’histoire du clonage.

Sommaire de l'article

1885 – Première démonstration de jumelage artificiel d’embryons d’Oursin de mer

L’oursin est un organisme relativement simple et utile pour l’étude du développement. Dreisch a montré qu’en secouant simplement des embryons d’oursins bicellulaires, il était possible de séparer les cellules. Une fois séparées, chaque cellule s’est transformée en un oursin complet.

Cette expérience de Hans Adolf Eduard Driesch a montré que chaque cellule de l’embryon précoce possède son propre ensemble complet d’instructions génétiques et peut devenir un organisme à part entière.

1902 – Jumelage d’embryons artificiels chez un vertébré: la salamandre

Le premier défi Hans Spemann a été de trouver comment diviser les deux cellules d’un embryon beaucoup plus collantes que les cellules d’oursin. Spemann a façonné un petit nœud coulant à partir d’une mèche de cheveux de bébé et l’a serré entre deux cellules d’un embryon de salamandre jusqu’à ce qu’elles se séparent. Chaque cellule est devenue une salamandre adulte. Spemann a également essayé de diviser des embryons de salamandres plus avancés à l’aide de cette méthode, mais il a constaté que les cellules de ces embryons n’étaient pas aussi efficaces pour se développer en salamandres adultes.

Cette expérience a montré que les embryons d’un animal plus complexe peuvent aussi être “jumelés” pour former plusieurs organismes identiques, mais seulement jusqu’à un certain stade de développement.

1928 – Le noyau cellulaire contrôle le développement embryonnaire de la salamandre

Toujours à l’aide d’une mèche de poils de bébé attachée à un nœud coulant, Hans Spemann a temporairement pressé un œuf de salamandre fécondé pour pousser le noyau sur un côté du cytoplasme. L’œuf se divise en cellules, mais seulement sur le côté avec le noyau. Après quatre divisions cellulaires, qui ont formé 16 cellules, Spemann a détaché le nœud coulant, laissant le noyau de l’une des cellules glisser de nouveau dans le côté non diviseur de l’œuf. Il a utilisé le nœud coulant pour séparer cette “nouvelle” cellule du reste de l’embryon. La cellule unique s’est transformée en un nouvel embryon de salamandre, tout comme les cellules restantes qui ont été séparées.

Essentiellement le premier cas de transfert nucléaire, cette expérience a montré que le noyau d’une cellule embryonnaire précoce dirige la croissance complète d’une salamandre, se substituant efficacement au noyau dans un œuf fécondé.

1952 – Premier transfert nucléaire réussi chez la grenouille

Robert Briggs et Thomas King ont transféré le noyau d’un embryon de têtard précoce dans un œuf de grenouille énucléé (un œuf de grenouille dont le noyau avait été retiré). La cellule résultante s’est transformée en têtard.

Les scientifiques ont créé de nombreux clones de têtards normaux en utilisant des noyaux d’embryons précoces. Mais tout comme les expériences sur la salamandre de Spemann, le clonage a eu moins de succès avec les noyaux de donneurs d’embryons plus avancés : les quelques clones de têtards qui ont survécu ont grandi anormalement.

Plus important encore, cette expérience a montré que le transfert nucléaire était une technique de clonage viable. Elle a également renforcé deux observations antérieures. Premièrement, le noyau dirige la croissance cellulaire et, en fin de compte, le développement de l’organisme. Deuxièmement, les cellules embryonnaires au début de leur développement sont meilleures pour le clonage que les cellules à un stade plus avancé.

1958 – Transfert nucléaire à partir d’une cellule différenciée chez la grenouille

John Gurdon a transplanté le noyau d’une cellule intestinale de têtard dans un œuf de grenouille énucléé. Il a ainsi créé des têtards génétiquement identiques à ceux dont la cellule intestinale a été prélevée.

Cette expérience a montré qu’en dépit d’échecs antérieurs, les noyaux de cellules somatiques d’un animal pleinement développé pouvaient être utilisés pour le clonage. Il est important de noter qu’il a été suggéré que les cellules conservent tout leur matériel génétique même lorsqu’elles se divisent et se différencient (bien que certains se demandent si l’ADN du donneur provient d’une cellule souche, qui peut se différencier en plusieurs types de cellules).

1975 – Premier embryon de mammifère créé par transfert nucléaire chez le lapin

Les ovules de mammifères sont beaucoup plus petits que ceux des grenouilles ou des salamandres et sont donc plus difficiles à manipuler. À l’aide d’une pipette en verre, J. Derek Bromhalla transféré le noyau d’une cellule embryonnaire de lapin dans un ovule de lapin énucléé. Il considérait l’intervention comme un succès lorsqu’une morula, ou embryon avancé, se développait après quelques jours.

Cette expérience a montré que les embryons de mammifères pouvaient être créés par transfert nucléaire. Pour montrer que les embryons pouvaient continuer à se développer, Bromhall aurait dû les placer dans l’utérus d’une lapine mère. Il n’a jamais fait cette expérience.

1984 – Premier mammifère créé par transfert nucléaire chez le mouton

Steen Willadsen a utilisé un procédé chimique pour séparer une cellule d’un embryon d’agneau à 8 cellules. Il a utilisé un petit choc électrique pour le fusionner à un ovule énucléé. Par chance, la nouvelle cellule a commencé à se diviser.

À cette époque, des techniques de fécondation in vitro avaient été mises au point et utilisées avec succès pour aider les couples à avoir des enfants. Après quelques jours, Willadsen a donc placé les embryons d’agneau dans l’utérus d’une mère porteuse de mouton. Le résultat fut la naissance de trois agneaux vivants.

Cette expérience a montré qu’il était possible de cloner un mammifère par transfert nucléaire et que le clone pouvait se développer pleinement. Bien que le noyau du donneur provienne de cellules embryonnaires précoces, l’expérience a été considérée comme un grand succès.

1987 – Transfert nucléaire à partir de cellules embryonnaires chez la vache

En utilisant des méthodes très similaires à celles utilisées par Willadsen sur les moutons, Neal First, Randal Prather et Willard Eyestone ont produit deux veaux clonés. Ils s’appelaient Fusion et Copy.

Cette expérience a ajouté les vaches à la liste des mammifères qui pourraient être clonés par transfert nucléaire. Pourtant, le clonage de mammifères se limitait à l’utilisation de cellules embryonnaires comme donneurs nucléaires. Le clonage à partir de noyaux de cellules somatiques adultes différenciées n’était toujours pas considéré comme possible.

1996 – Transfert nucléaire à partir de cellules de laboratoire chez le mouton

Toutes les expériences de clonage précédentes utilisaient des noyaux de donneurs provenant de cellules d’embryons précoces. Dans cette expérience, les noyaux donneurs provenaient d’une source légèrement différente : des cellules ovines cultivées, qui ont été maintenues en vie en laboratoire.

Ian Wilmut et Keith Campbell ont transféré les noyaux des cellules cultivées dans des ovules de mouton énucléés. Les agneaux nés de cette procédure s’appelaient Megan et Morag.

Cette expérience a montré que les cellules cultivées peuvent fournir des noyaux donneurs pour le clonage par transfert nucléaire. Comme les scientifiques avaient déjà appris à transférer des gènes dans des cellules cultivées, cette expérience a montré qu’il serait possible d’utiliser ces cellules modifiées pour créer des animaux transgéniques, comme des vaches qui pourraient produire de l’insuline pour diabétiques dans leur lait.

1996 – Dolly : Premier mammifère créé par transfert de noyaux de cellules somatiques de mouton

Dans cette expérience historique, Wilmut et Campbell ont créé un agneau en transférant le noyau d’une cellule du pis d’un mouton adulte dans un œuf énuclée. Jamais auparavant un mammifère n’avait été cloné à partir d’une cellule somatique adulte. C’était quoi le problème ?

Le noyau de chaque cellule contient un ensemble complet d’informations génétiques. Cependant, alors que les cellules embryonnaires sont prêtes à activer n’importe quel gène, les cellules adultes différenciées ont arrêté les gènes dont elles n’ont pas besoin pour leurs fonctions spécifiques. Lorsqu’un noyau de cellule adulte est utilisé comme donneur, son information génétique doit être ramenée à un état embryonnaire. Souvent, le processus de réinitialisation est incomplet et les embryons ne se développent pas.

Sur 277 tentatives, une seule a produit un embryon qui a été porté à terme chez une mère porteuse. Cet agneau célèbre, nommée Dolly, a mis le clonage sous les feux de la rampe. Son arrivée a déclenché des conversations sur les implications du clonage, ce qui a suscité des controverses sur le clonage humain et la recherche sur les cellules souches dans l’opinion publique.

1997 – Premier primate créé par transfert de noyau de cellules embryonnaires
singe rhésus

Les primates sont de bons modèles pour étudier les troubles humains. Le clonage de primates identiques réduirait la variation génétique des animaux de recherche et, par conséquent, le nombre d’animaux nécessaires aux études de recherche.

Semblable aux expériences de clonage précédentes, l’équipe de scientifiques de Li Meng, John Ely, Richard Stouffer et Don Wolf a fusionné des cellules embryonnaires au stade précoce avec des ovules de singe énucléés en utilisant un petit choc électrique. Les embryons résultants ont ensuite été implantés dans des mères porteuses. Sur 29 embryons clonés, deux singes sont nés. L’une était une femelle nommée Neti et l’autre un mâle nommé Ditto.

Cette expérience a montré que les primates, les plus proches parents des humains, peuvent être clonés.

1997 – Transfert nucléaire à partir de cellules de laboratoire génétiquement modifiées chez le mouton

Cette expérience est une combinaison passionnante de résultats de travaux antérieurs. Campbell et Wilmut avaient déjà créé un clone en utilisant le noyau d’une cellule cultivée. Cette fois, les chercheurs s’associent à Angelika Schnieke et ont introduit le gène du facteur IX humain (” facteur neuf “) dans le génome de cellules de peau de mouton cultivées dans un plat de laboratoire. Le facteur IX code pour une protéine qui aide la coagulation sanguine, et il est utilisé pour traiter l’hémophilie, un trouble génétique où le sang ne forme pas de caillots appropriés.

Pour créer le mouton transgénique, les scientifiques ont effectué un transfert de noyau en utilisant l’ADN du donneur provenant des cellules transgéniques cultivées. Le résultat a été Polly, une brebis qui a produit de la protéine de facteur IX dans son lait.

Cette expérience a montré que les ovins pouvaient être modifiés pour produire des protéines thérapeutiques et d’autres protéines utiles dans leur lait, mettant en évidence les utilisations médicales et commerciales potentielles du clonage.
Mouton

1998-1999 – Davantage de mammifères clonés par transfert de noyaux de cellules somatiques chez les souris, vaches et chèvres

Après les succès qui ont mené à Dolly et Polly, d’autres scientifiques voulaient voir si des techniques similaires pouvaient être utilisées pour cloner d’autres espèces de mammifères. En peu de temps, plusieurs autres animaux avaient été clonés avec succès. Parmi eux se trouvaient des animaux transgéniques, des clones faits à partir de cellules fœtales et adultes, et une souris mâle ; tous les clones précédents étaient des femelles.

2001 – Animaux en voie de disparition clonés par transfert de noyaux de cellules somatiques chez le gaur et le mouton

Au fur et à mesure que la liste des animaux clonés s’allongeait, les scientifiques ont commencé à explorer le clonage comme moyen de créer des animaux appartenant à des espèces en voie de disparition ou éteintes. L’un des défis du clonage d’espèces en voie de disparition ou éteintes est de trouver des animaux étroitement apparentés pour servir de donneurs d’ovules et de substituts. Le gaur et le mouflon ont été choisis en partie parce qu’ils sont des parents proches des bovins et des moutons domestiques, respectivement.

En 2009, en utilisant des chèvres comme donneuses d’œufs et mères porteuses, un autre groupe de chercheurs a cloné le premier animal éteint, une chèvre de montagne espagnole appelée la bucardo. Malheureusement, le seul petit qui a survécu à la gestation est mort peu après sa naissance à cause d’une anomalie pulmonaire.

2007 – Cellules souches embryonnaires de primate créées par transfert de noyau de cellules somatiques
singe rhésus

Les chercheurs de l’équipe de Choukhrat Mitalipov ont prélevé une cellule sur un singe adulte et l’ont fusionnée avec un ovule énucléé. L’embryon a été laissé se développer pendant un certain temps, puis ses cellules ont été cultivées dans un plat de culture. Ces cellules, parce qu’elles peuvent se différencier pour former n’importe quel type de cellules, sont appelées cellules souches embryonnaires.

Cette expérience a montré que le transfert nucléaire chez un primate, que les chercheurs avaient essayé pendant des années sans succès, était possible. Elle a ouvert la voie au clonage thérapeutique humain : la création de cellules souches individuelles spécifiques qui pourraient être utilisées pour traiter ou étudier des maladies.

2013 – Cellules souches embryonnaires humaines créées par transfert de noyau de cellules somatiques

Surmontant des décennies de défis techniques, Mitalipov et ses collègues ont été les premiers à utiliser le transfert de noyau de cellules somatiques pour créer un embryon humain qui pourrait servir de source de cellules souches embryonnaires. Les lignées de cellules souches résultantes étaient spécifiques au patient dont elles provenaient, un bébé atteint d’une maladie génétique rare.

Dans cette expérience, les chercheurs ont prélevé une cellule de la peau du patient et l’ont fusionnée avec un ovule donné. La clef du succès de l’expérience a été la modification du liquide de culture dans lequel la procédure a été effectuée et de la série d’impulsions électriques utilisées pour stimuler l’oeuf à commencer à se diviser.

la suite de la controverse sur le clonage de 2004-2005, au cours de laquelle des scientifiques sud-coréens ont faussement prétendu avoir utilisé le transfert de noyaux de cellules somatiques pour créer des lignées de cellules souches embryonnaires, la communauté scientifique a exigé des preuves beaucoup plus solides que la procédure avait effectivement abouti.

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