Qu’est-ce que la technologie de l’ADN recombinant ?

L’ADN recombinant, ou ADNr, est un ADN formé par la combinaison d’ADN provenant de différentes sources par un processus appelé recombinaison génétique. Souvent, les sources proviennent d’organismes différents. En règle générale, l’ADN de différents organismes a la même structure chimique générale. C’est pourquoi il est possible de créer de l’ADN à partir de différentes sources en combinant des brins.

Points clés à retenir

• La technologie de l’ADN recombinant combine l’ADN de différentes sources pour créer une séquence d’ADN différente.
• La technologie de l’ADN recombinant est utilisée dans un large éventail d’applications allant de la production de vaccins à la production de cultures génétiquement modifiées.
• À mesure que la technologie de l’ADN recombinant progresse, la précision des techniques doit être mise en balance avec les préoccupations éthiques.

L’ADN recombinant a de nombreuses applications en science et en médecine. Une utilisation bien connue de l’ADN recombinant est la production d’insuline. Avant l’avènement de cette technologie, l’insuline provenait en grande partie des animaux. L’insuline peut maintenant être produite plus efficacement en utilisant des organismes comme E. coli et la levure. En insérant le gène de l’insuline humaine dans ces organismes, il est possible de produire de l’insuline.

Le processus de recombinaison génétique

Dans les années 1970, les scientifiques ont découvert une classe d’enzymes qui sectionnaient l’ADN dans des combinaisons de nucléotides spécifiques. Ces enzymes sont connues sous le nom d’enzymes de restriction. Cette découverte a permis à d’autres scientifiques d’isoler l’ADN de différentes sources et de créer la première molécule artificielle d’ADNr. D’autres découvertes ont suivi, et aujourd’hui un certain nombre de méthodes de recombinaison de l’ADN existent.

Si plusieurs scientifiques ont contribué à la mise au point de ces processus de recombinaison de l’ADN, on attribue généralement à Peter Lobban, étudiant de troisième cycle sous la tutelle de Dale Kaiser au département de biochimie de l’université de Stanford, le mérite d’avoir été le premier à suggérer l’idée de l’ADN recombinant. D’autres étudiants de Stanford ont contribué à la mise au point des techniques utilisées à l’origine.

Si les mécanismes peuvent être très différents, le processus général de recombinaison génétique comporte les étapes suivantes.

1. Un gène spécifique (par exemple, un gène humain) est identifié et isolé.
2. Ce gène est inséré dans un vecteur. Un vecteur est le mécanisme par lequel le matériel génétique du gène est transporté dans une autre cellule. Les plasmides sont un exemple de vecteur commun.
3. Le vecteur est inséré dans un autre organisme. Cela peut se faire par différentes méthodes de transfert de gènes, comme la sonication, les micro-injections et l’électroporation.
4. Après l’introduction du vecteur, les cellules qui possèdent le vecteur recombinant sont isolées, sélectionnées et cultivées.
5. Le gène est exprimé de manière à ce que le produit souhaité puisse éventuellement être synthétisé, généralement en grande quantité.

Exemples de technologie de l’ADN recombinant

Exemples d’ADNr.

La technologie de l’ADN recombinant est utilisée dans un certain nombre d’applications, notamment les vaccins, les produits alimentaires, les produits pharmaceutiques, les tests de diagnostic et les cultures génétiquement modifiées.

Vaccins

Les vaccins contenant des protéines virales produites par des bactéries ou des levures à partir de gènes viraux recombinés sont considérés comme plus sûrs que ceux créés par des méthodes plus traditionnelles et contenant des particules virales.

Autres produits pharmaceutiques

Comme mentionné précédemment, l’insuline est un autre exemple de l’utilisation de la technologie de l’ADN recombinant. Auparavant, l’insuline était obtenue à partir d’animaux, principalement du pancréas des porcs et des vaches, mais l’utilisation de la technologie de l’ADN recombinant pour insérer le gène de l’insuline humaine dans des bactéries ou des levures permet de produire plus facilement de plus grandes quantités.

Un certain nombre d’autres produits pharmaceutiques, comme les antibiotiques et les substituts de protéines humaines, sont produits par des méthodes similaires.

Produits alimentaires

Un certain nombre de produits alimentaires sont produits à l’aide de la technologie de l’ADN recombinant. Un exemple courant est l’enzyme chymosine, une enzyme utilisée dans la fabrication du fromage. Traditionnellement, on la trouve dans la présure qui est préparée à partir de l’estomac des veaux, mais la production de chymosine par génie génétique est beaucoup plus facile et rapide (et ne nécessite pas la mise à mort de jeunes animaux). Aujourd’hui, la majorité des fromages produits aux États-Unis sont fabriqués avec de la chymosine génétiquement modifiée.

Tests de diagnostic

La technologie de l’ADN recombinant est également utilisée dans le domaine des tests de diagnostic. Les tests génétiques pour un large éventail de conditions, comme la mucoviscidose et la dystrophie musculaire, ont bénéficié de l’utilisation de la technologie de l’ADN recombinant.

Cultures

La technologie de l’ADN recombinant a été utilisée pour produire des cultures résistantes aux insectes et aux herbicides. Les cultures résistantes aux herbicides les plus courantes sont celles qui résistent à l’application de glyphosate, un désherbant courant. La production de ces cultures n’est pas sans poser problème, car beaucoup s’interrogent sur la sécurité à long terme de ces cultures génétiquement modifiées.

L’avenir des manipulations génétiques

Les scientifiques sont enthousiasmés par l’avenir de la manipulation génétique. Si les techniques à l’horizon diffèrent, elles ont toutes en commun la précision avec laquelle le génome peut être manipulé.

C’est le cas par exemple de CRISPR-Cas9. Il s’agit d’une molécule qui permet l’insertion ou la suppression de l’ADN de manière extrêmement précise. CRISPR est l’acronyme de « Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats », tandis que Cas9 est l’abréviation de « CRISPR associated protein 9 ». Au cours des dernières années, la communauté scientifique s’est montrée enthousiaste quant aux perspectives d’utilisation de cette protéine. Les processus associés sont plus rapides, plus précis et moins coûteux que les autres méthodes.

Si une grande partie des progrès réalisés permettent de mettre au point des techniques plus précises, des questions éthiques se posent également. Par exemple, parce que nous disposons de la technologie nécessaire pour faire quelque chose, cela signifie-t-il que nous devons le faire ? Quelles sont les implications éthiques de tests génétiques plus précis, notamment en ce qui concerne les maladies génétiques humaines ?

Depuis les premiers travaux de Paul Berg, qui a organisé le Congrès international sur les molécules d’ADN recombinant en 1975, jusqu’aux lignes directrices actuelles établies par les National Institutes of Health (NIH), un certain nombre de préoccupations éthiques valables ont été soulevées et traitées.

Les directives du NIH, notent qu’elles « détaillent les pratiques de sécurité et les procédures de confinement pour la recherche fondamentale et clinique impliquant des molécules d’acide nucléique recombinant ou synthétique, y compris la création et l’utilisation d’organismes et de virus contenant des molécules d’acide nucléique recombinant ou synthétique ». Ces lignes directrices sont conçues pour donner aux chercheurs des indications sur la conduite à tenir pour mener des recherches dans ce domaine.

Les bioéthiciens affirment que la science doit toujours être équilibrée sur le plan éthique, afin que les progrès soient bénéfiques pour l’humanité, plutôt que nuisibles.

Sources

• Kochunni, Deena T, et Jazir Haneef. « 5 étapes de la technologie de l’ADN recombinant ou de la technologie de l’ADNR ». 5 Steps in Recombinant DNA Technology or RDNA Technology ~, www.biologyexams4u.com/2013/10/steps-in-recombinant-dna-technology.html.
• Sciences de la vie. « L’invention de la technologie de l’ADN recombinant LSF Magazine Medium ». Medium, LSF Magazine, 12 nov. 2015, medium.com/lsf-magazine/the-invention-of-recombinant-dna-technology-e040a8a1fa22.
• « Lignes directrices du NIH – Bureau de la politique scientifique ». National Institutes of Health, U.S. Department of Health and Human Services, osp.od.nih.gov/biotechnology/nih-guidelines/.