Le clonage est utilisé pour créer des cellules souches embryonnaires
Comment fonctionne le clonage ?
Des chercheurs américains ont créé des cellules souches embryonnaires humaines à partir de cellules de peau en recourant à une technique de clonage, une première après plusieurs tentatives infructueuses dans le monde ces dernières années. Ces scientifiques ont démontré pour la première fois avec leurs travaux dévoilés mercredi 15 mai 2013 qu’il est possible de créer des cellules souches embryonnaires génétiquement identiques à la personne dont elles sont dérivées.:format(jpeg)/cdn.vox-cdn.com/assets/2631661/cloned-stem-cell.jpg)
Les scientifiques ont finalement réussi à utiliser le clonage pour créer des cellules souches embryonnaires humaines, une étape vers le développement de tissus de remplacement pour traiter les maladies, mais qui pourrait également accélérer le jour où il sera possible de créer des bébés clonés.
Les chercheurs, de l’Oregon Health and Science University, ont prélevé des cellules cutanées d’un bébé atteint d’une maladie génétique et les ont fusionnées avec des ovules humains donnés pour créer des embryons humains génétiquement identiques à l’enfant de 8 mois. Ils ont ensuite extrait les cellules souches de ces embryons.
La technique de création d’embryons est essentiellement la même que celle utilisée pour créer la brebis Dolly et les nombreux animaux clonés qui ont suivi. Dans ces cas, les embryons ont été implantés dans l’utérus de mères porteuses.
Les chercheurs de l’Oregon, dirigés par le professeur Shoukhrat Mitalipov, n’ont pas implanté leurs embryons humains et ont déclaré qu’ils n’avaient aucune intention de le faire. Ils disent que leur technique, de toute façon, ne conduirait pas à la naissance d’un bébé viable. La même technique, essayée sur des singes depuis des années, n’a jamais abouti à la naissance d’un singe cloné, ont-ils déclaré.
Néanmoins, le fait que les scientifiques aient réussi à faire survivre des embryons humains clonés assez longtemps pour l’extraction de cellules souches est susceptible d’être considéré comme une étape sur la voie du clonage reproductif humain.
La Conférence des évêques catholiques, par exemple, a déclaré mercredi que la recherche « sera reprise par ceux qui veulent produire des enfants clonés comme des « copies » d’autres personnes ».
Le cardinal Sean O’Malley de Boston a déclaré que le clonage humain était immoral, même s’il était utilisé à des fins thérapeutiques, car il « traite l’être humain comme des produits, fabriqués sur commande pour répondre aux souhaits des autres ».
Les chercheurs de l’Oregon, qui ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Cell, affirment que leur objectif est ce qu’on appelle le clonage thérapeutique : fabriquer des cellules souches embryonnaires génétiquement identiques à un patient particulier.
Les cellules souches embryonnaires peuvent se transformer en n’importe quel type de cellule dans le corps, comme les cellules cardiaques, les muscles ou les neurones. Cela laisse espérer qu’un jour les cellules seront transformées en tissus de remplacement ou même en organes de remplacement pour traiter une foule de maladies.
Les cellules embryonnaires humaines sont maintenant principalement dérivées d’embryons créés par fécondation dans des cliniques de fertilité. Mais les tissus créés à partir de ces cellules souches ne correspondraient pas génétiquement à un patient, ce qui signifie que des mesures pourraient être nécessaires pour empêcher le rejet.
Les scientifiques tentent depuis plus de 10 ans de créer des cellules souches embryonnaires humaines en utilisant la méthode du clonage. Des chercheurs coréens ont fait la une des journaux internationaux en 2005 lorsqu’ils ont affirmé l’avoir fait, mais cette affirmation s’est avérée frauduleuse.
Pourtant, la demande de clonage thérapeutique est peut-être moindre aujourd’hui qu’il y a dix ans, car les scientifiques peuvent désormais utiliser des cellules cutanées adultes pour créer une cellule souche très similaire aux cellules embryonnaires, mais sans avoir besoin d’embryons. Celles-ci sont appelées cellules souches pluripotentes induites. Les cellules induites contournent également les problèmes éthiques des cellules souches embryonnaires, qui sont souvent créées en détruisant des embryons.
Les tentatives d’utilisation de l’un ou l’autre type de cellule pour la thérapie restent aux premiers stades de la recherche, il n’est donc pas clair laquelle se révélera la meilleure. Les cellules souches dites adultes, prélevées dans le sang, la graisse ou d’autres parties du corps, sont une autre option possible.
Le Dr Mitalipov et ses collègues ont créé des cellules souches de singe par clonage en 2007 et depuis lors, ils essaient de peaufiner la technique pour travailler avec des cellules humaines.
Un inconvénient du clonage thérapeutique est qu’il pourrait ne jamais y avoir assez d’ovules humains disponibles pour traiter tous les patients, si jamais la thérapie fonctionnait. Les donneuses d’ovules peuvent souffrir d’effets secondaires graves en raison des puissantes hormones nécessaires pour générer plusieurs ovules.
Le Dr Mitalipov a déclaré que la technique était suffisamment efficace pour qu’un don – qui peut inclure plusieurs ovules – soit probablement suffisant pour générer une lignée de cellules souches, même en tenant compte des échecs.
La plupart des patients qui voudraient des tissus de remplacement sont probablement âgés. Les chercheurs doivent encore montrer qu’ils peuvent produire des cellules souches à partir de cellules de peau d’adultes.
« Un pas important »
Il faut savoir que les cellules souches embryonnaires sont les seules cellules capables de se différencier en tous types de cellules de l’organisme qui en compte 200 et de se multiplier sans limite. Depuis la naissance de la brebis Dolly en 1996 au Royaume-Uni, qui fut le premier animal issu du clonage, les chercheurs ont cloné quelque 20 espèces, dont des chèvres et des lapins, mais jamais de singes, dont la biologie de reproduction est plus complexe.
Cette fois, les chercheurs ont eu recours à la technique du clonage consistant à utiliser le noyau des cellules de la peau, qui dans ce cas contenait l’ADN d’un nouveau-né de huit mois, pour le transférer dans des ovules humains provenant de donneurs. Les ovules ont produit des embryons à partir desquels les cellules souches embryonnaires ont été extraites.
« Les cellules souches obtenues par cette technique ont démontré leur capacité à se différencier comme des cellules souches embryonnaires normales en différents types de cellules : nerveuses, hépatiques et cardiaques », explique le Dr Mitalipov dont la recherche paraît dans la version en ligne de la revue américaine Cell. « De plus, comme ces cellules souches reprogrammées peuvent être obtenues à partir de matériau génétique du noyau d’un malade, il n’y a aucun problème de rejet des cellules implantées », souligne-t-il.
L’objectif : le noyau cellulaire
Les généticiens ont eu recours à la technique du clonage, qui consiste à utiliser le noyau des cellules de la peau. Dans ce cas, le noyau contenait l’ADN d’un nouveau-né de huit mois, pour le transférer dans des ovules humains provenant de donneurs. Les ovules ont produit des embryons à partir desquels les cellules souches embryonnaires ont été extraites.
Les retombés sur la médecine humaine ne sont cependant pas pour demain. Les scientifiques ont encore beaucoup de travail avant que des traitements puissent être développés en médecine régénératrice.
Comment fonctionne le clonage ?
L’idée du clonage humain relevait de la science-fiction lorsqu’elle a été imaginée pour la première fois. Mais au cours des dernières décennies, les avancées technologiques et scientifiques en ont fait une possibilité réelle. Bien que l’éthique du clonage d’un être humain soit discutable, la technologie a conduit à des thérapies prometteuses en matière de reproduction et de santé. La définition la plus élémentaire du clonage est la création d’une copie génétique exacte d’un organisme, d’un tissu, d’une cellule ou d’un gène, selon la National Library of Medicine des États-Unis . Le comment et le pourquoi du clonage dépendent vraiment de ce qui est cloné. Il existe trois principaux types de clonage : le clonage génétique, le clonage reproductif et le clonage thérapeutique. Le type de clonage le plus couramment appliqué est le clonage de gènes. À la base, le clonage de gènes est une réaction biochimique qui se produit dans chaque cellule de chaque organisme. C’est la création d’une copie de matériel génétique à partir d’un brin existant de matériel génétique. Cette réaction naturelle peut être recréée en laboratoire et est un outil essentiel pour de nombreux aspects de la recherche biologique.
Le type de clonage le plus couramment discuté et débattu est le clonage reproductif. Ce type de clonage crée des doublons génétiques d’organismes entiers à partir du matériel génétique d’un organisme déjà existant. Un organisme cloné est très similaire à être un jumeau identique à l’organisme parent, juste né plus tard.
Et peut-être que le type de clonage le plus médicalement applicable pour les humains est le clonage thérapeutique, qui crée des cellules souches embryonnaires clonées d’un patient pour créer des cellules génétiquement identiques qui peuvent traiter une condition médicale. « Le clonage thérapeutique fait référence à l’utilisation de cellules souches embryonnaires que, dans notre laboratoire, nous dérivons de cellules somatiques de la peau d’un patient », a déclaré Shoukhrat Mitalipov, embryologiste à l’Oregon Health & Science University de Portland, à LiveScience dans un e-mail. « Dans notre laboratoire de recherche… nous pouvons développer [ces cellules] en différents types de cellules dans le corps, telles que des neurones ou des cellules cardiovasculaires. »
Le clonage est-il réel ?
Le clonage est également très réel dans le laboratoire de biologie – les chercheurs du monde entier utilisent le clonage de gènes de plusieurs façons. Par exemple, il peut créer de grandes quantités de protéines pour des médicaments comme l’insuline ou être utilisé pour détecter la présence de brins d’ ADN spécifiques , comme dans le test PCR COVID-19.
Cela fait plus d’un quart de siècle que les chercheurs ont cloné pour la première fois des animaux à partir de cellules adultes. Le clone animal le plus connu est Dolly la brebis, créée en 1996 à l’ Université d’Edimbourg . Bien qu’il ne s’agisse pas du premier mammifère cloné, Dolly a été le premier créé à partir d’une cellule adulte, plutôt qu’une cellule embryonnaire ou fœtale.
Pour créer Dolly, les chercheurs ont dû cloner 277 embryons, dont 29 étaient en assez bonne santé pour être implantés, mais un seul a survécu jusqu’à la naissance. Au cours de ces premières années, les embryons clonés ont connu de nombreux échecs et les animaux nés vivants sont parfois morts prématurément. Selon l’ Institut national de recherche sur le génome humain , les moutons et d’autres mammifères clonés ont eu divers défauts d’organes, notamment le cœur , le cerveau et le foie . D’autres rapports suggèrent des problèmes de vieillissement prématuré, d’augmentation de la taille à la naissance et de problèmes de système immunitaire .
Le succès de Dolly a attiré l’attention des médias sur le clonage, à la fois sur ses avantages potentiels et sur les craintes du monde. En conséquence, de nombreux pays se sont précipités pour interdire le clonage de toutes sortes. 
Néanmoins, dans les décennies qui ont suivi Dolly, le clonage animal a parcouru un long chemin. Certains services cloneront des animaux de compagnie, comme Barbra Streisand l’avait fait avec son animal de compagnie, a rapporté le Smithsonian Magazine . Certaines entreprises cloneront même une équipe de polo entière. L’équipe de polo La Dolfina et le joueur de classe mondiale Adolfo Cambiaso utilisent depuis plusieurs années des chevaux clonés, selon un article de 2016 du magazine Science .
Le travail de clonage d’autres animaux a été une bataille lente et difficile, mais au cours des dernières décennies, les chercheurs se sont efforcés de cloner des humains.
En 2007, l’équipe de recherche de Mitalipov a cloné les premiers embryons de primates – macaque rhésus – et les a utilisés pour créer des cellules souches embryonnaires, publiant le processus dans la revue Nature . Mais il a fallu attendre 2018 pour que ces technologies aboutissent à un singe cloné vivant, réalisé par une équipe de scientifiques chinois et décrit dans leur article publié dans la revue Cell , a précédemment rapporté Live Science . Les chercheurs ont créé environ 80 embryons clonés, aboutissant à six grossesses et seulement deux naissances vivantes.
Six ans après avoir cloné les singes, l’équipe de Mitalipov a créé des cellules souches embryonnaires à partir d’embryons humains clonés, recherche qu’il a publiée en 2013 dans la revue Cell . À ce stade, de nombreuses technologies nécessaires pour créer des clones humains existent, mais il existe encore de nombreux obstacles et arguments éthiques contre leur utilisation pour cloner un humain.
Comment fonctionne le clonage ?
Au fur et à mesure que les cellules se développent et se divisent, elles créent naturellement des clones en utilisant la division cellulaire, un processus appelé mitose . Les cellules utilisent des protéines et des enzymes codées dans leurs gènes pour copier leur matériel génétique. Alors que les chercheurs développaient une compréhension de la façon dont les cellules reproduisent leurs gènes, les scientifiques ont commencé à recréer ces réactions en laboratoire. Aujourd’hui, le clonage de gènes en laboratoire est aussi simple que de mélanger une boisson – en combinant les protéines que les cellules utilisent pour copier leur ADN et en ajoutant un gène à copier.
« Cloner de l’ADN ou des cellules est simple, c’est la nature de l’ADN de se répliquer », a déclaré Mitalipov. « Mais quand on parle de clonage d’un organisme entier, c’est beaucoup plus complexe. »
La plupart des organismes multicellulaires se reproduisent par reproduction sexuée. Ce processus prend la moitié du code génétique d’un organisme (un ovule) et l’autre moitié d’un autre (un spermatozoïde). Il les remixe, créant une seule cellule qui peut se transformer en un tout nouvel être – un embryon qui pourrait devenir un nouvel organisme s’il s’implante dans le bon utérus.
Mais le but du clonage est de créer un embryon sans remixer le génome. Pour ce faire, les chercheurs partent d’abord d’une cellule du corps, appelée cellule somatique. Les cellules somatiques constituent la majorité du corps – la peau , les organes internes, les cellules cérébrales. Le génome d’une cellule somatique a été « fixé » comme de la gelée dans une forme spécifique.
Selon les National Libraries of Medicine des États-Unis, les différences dans la structure de l’ADN des cellules somatiques dictent les gènes que la cellule peut exprimer . Les différences dans l’expression des gènes, dictées par des modifications chimiques appelées modifications épigénétiques , déterminent l’apparence de la cellule, son comportement et son action dans l’organisme. Et ce processus est limitant – cette cellule ne peut alors rien faire d’autre dans le corps. Il vieillira et mourra, et sera décomposé en parties pour être réutilisé.
Les cellules embryonnaires, ou cellules souches, d’autre part, ont le potentiel de devenir n’importe quel type de cellule dans le corps car les gènes qu’elles peuvent exprimer ne sont pas enfermés comme dans les cellules somatiques. Les chercheurs utilisent les deux types de cellules pour créer des clones. Le processus utilisé à l’origine pour créer Dolly le mouton est appelé transfert nucléaire de cellules somatiques, comme décrit dans une revue de 2015 dans la revue Philosophical Transactions de la Royal Society B. Dans ce processus, les scientifiques retirent le noyau, ou noyau génétique, d’une cellule somatique et l’insèrent dans un ovule dont le génome a été retiré.
En cas de succès, ce processus réinitialisera l’épigénétique du génome somatique et aboutira à un embryon cloné avec une copie exacte du génome de la cellule somatique sans les modifications épigénétiques. Cela semble simple, mais le processus est incroyablement capricieux – pour réussir, l’œuf a besoin exactement des bonnes conditions, et ces conditions diffèrent d’une espèce à l’autre. Ainsi, lorsque les scientifiques tentent de cloner un nouvel animal, ils sont confrontés à de nombreux ajustements au processus général, a déclaré Mitalipov.
« Vous auriez à résoudre de nombreux mystères et il n’y a pas de protocole standard pour le faire », a déclaré Mitalipov. « Tout doit être modifié un peu en fonction de la différence des espèces. »
Ceux-ci pourraient avoir à voir avec l’environnement chimique (y compris la présence de caféine dans la boîte de Pétri pour les embryons humains) dans lequel l’expérience est réalisée, l’application d’une secousse électrique, le moment des étapes et même la force avec laquelle l’embryon est touché lors du retrait et de l’insertion du noyau de la cellule somatique.
Dans son article Nature de 2013, Mitalipov et ses collègues ont montré qu’ils avaient trouvé les conditions pour cloner avec succès une cellule somatique humaine dans un embryon, qui a ensuite été utilisé pour créer une lignée de cellules souches embryonnaires humaines.
Les humains peuvent-ils être clonés ?
Après la percée de l’équipe Mitalipov en 2013 et les premiers primates clonés en 2018, le monde attendait de voir si quelqu’un clonerait réellement un humain. Mais cela ne s’est pas encore produit.
Mais est-ce possible ? La réponse courte est probablement oui. La technologie existe et il n’y a rien de très différent dans le fonctionnement des gènes ou de la génétique humaine par rapport à ceux d’autres animaux qui ont été clonés. Mais, sur la base des difficultés rencontrées pour développer des embryons d’animaux clonés en naissances vivantes à terme, il est impossible de dire quels types de conditions ou de maladies un clone humain pourrait avoir s’il naissait. Nous savons également qu’il faudrait probablement créer de nombreux embryons pour obtenir une naissance vivante – une proposition très obscure sur le plan éthique.
De plus, les humains (et les autres animaux) sont plus que leur ADN. L’environnement auquel les corps et les cerveaux humains sont exposés dans l’utérus, pendant le développement et tout au long de l’enfance et de l’âge adulte, joue un rôle important dans la création de qui est une personne. Et tout comme les modifications épigénétiques modifient la façon dont les gènes sont exprimés pour créer des cellules somatiques spécialisées, elles reflètent également les choses que les cellules et les corps ont traversées, ajoutant une autre couche majeure de complication à la question.
Considérations éthiques du clonage humain
familles, beaucoup d’autres pensent que ce type de recherche est éthiquement problématique.
La création et la destruction d’embryons humains sont un point de friction pour de nombreuses grandes religions, et d’autres s’inquiètent des maladies et conditions potentielles que ce processus pourrait infliger à un bébé cloné.
Pour ces raisons et bien d’autres, de nombreux pays et États américains ont interdit les expériences de clonage humain. Aux États-Unis, il n’y a pas de lois fédérales contre le clonage d’êtres humains, mais plusieurs États ont des lois interdisant le clonage à quelque fin que ce soit. Plusieurs autres interdisent le financement du clonage humain. Selon les avocats de la propriété intellectuelle Knobbe Martens , 10 États autorisent la création d’embryons humains clonés mais empêchent leur implantation – les chercheurs peuvent les détruire pour créer des lignées de cellules souches embryonnaires.
L’utilisation de la FIV à trois parents est illégale en raison d’un amendement de 2015 introduit par le représentant Robert Aderholt, un républicain de l’Alabama, au projet de loi de crédits de 2016. L’amendement interdisait les essais cliniques de modifications génétiques héréditaires. Cependant, les patients et les scientifiques font pression pour changer cela, selon STAT News .
Plus de 30 pays interdisent les expériences de clonage humain, selon une étude de 2007 publiée par l’Université Rice . Dans 15 pays, le clonage reproductif humain est interdit, mais pas la création de cellules souches embryonnaires clonées. D’autres pays n’ont pas de législation spécifique interdisant le clonage humain.
Comment la technologie de clonage est utilisée
Bien que les poneys de polo soient sans aucun doute importants pour certains, il existe plusieurs autres façons dont les technologies développées grâce à ces expériences de clonage pourraient être importantes à l’avenir, a déclaré Mitalipov.
Les travaux de Mitalipov sur le transfert nucléaire des cellules somatiques chez l’homme ont conduit directement au développement de technologies de reproduction qui permettent aux femmes atteintes de maladies mitochondriales (que ces femmes transmettent à leur progéniture par leurs ovules) et de problèmes d’infertilité d’avoir des enfants en bonne santé qui leur sont génétiquement liés. Auparavant, les femmes atteintes de maladies mitochondriales n’avaient d’autre recours que de transmettre leur maladie ou de ne pas avoir d’enfants biologiques.
Désormais, la technologie développée par le laboratoire de Mitalipov est utilisée pour dépouiller les ovules du donneur de leur ADN et déplacer le noyau de l’ovule de la mère, ce qui donne un embryon sain génétiquement lié à la mère, selon une revue de 2014 dans la revue Fertility and Sterility . Plusieurs « bébés de trois parents » sont nés en utilisant ces méthodes dans des cliniques en Ukraine et en Grèce, selon STAT News .
La possibilité de créer des cellules souches embryonnaires clonées par transfert nucléaire somatique est également prometteuse pour développer des thérapies que le système immunitaire d’un patient ne rejetterait pas. Ces thérapies clonales à base de cellules souches pourraient créer de nouveaux organes ou cellules pour les personnes qui pourraient remplacer ceux qui sont endommagés.
« Vous pouvez théoriquement utiliser ces cellules pour traiter un patient atteint d’une maladie neurodégénérative ou d’une maladie cardiovasculaire », a déclaré Mitalipov. Ces cellules « pourraient, en théorie, conduire au développement de thérapies par cellules souches traitant des maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson , les maladies cardiaques et les lésions de la moelle épinière ».
Les cellules souches clonées peuvent être créées dès maintenant, mais il existe des obstacles à la recherche et à la fin clinique du développement de ces thérapies.
« Malheureusement, aucune thérapie n’a encore été développée », a déclaré Mitalipov. « Nous pouvons faire pousser des neurones dans une boîte de Pétri, mais comment intégrer des neurones dans le cerveau ou d’autres types de cellules dans des organes pertinents comme le cœur ? Cela va être très difficile. »
À l’avenir, Mitalipov espère que certaines des technologies sur lesquelles il travaille actuellement pourront aider à créer des bébés génétiquement apparentés pour les couples de même sexe ou les couples infertiles. Par exemple, son laboratoire cherche actuellement à retirer la moitié de l’ADN d’une cellule embryonnaire clonée pour créer un ovule.
Si les chercheurs créent un ovule cloné à partir des cellules somatiques d’un homme ou d’une femme infertile, il pourrait alors être fécondé avec le sperme d’un autre homme, créant ainsi un embryon. L’utilisation de la technologie du clonage de cette manière donnerait aux couples de même sexe ou infertiles un moyen d’avoir des bébés génétiquement apparentés.
https://ici.radio-canada.ca/nouvelle/614091/cellules-souches-clonage