Thérapie Génique, Clonage et Cellules Souches

Thérapie Génique

Peut-être l'application la plus excitante du génie génétique est la thérapie génique chez l'homme. La thérapie génique vise à traiter, soigner et prévenir les maladies causées par un seul gène défectueux en introduisant dans le patient un gène thérapeutique ou fonctionnel.

L'insertion du gène fonctionnel est destiné à remplacer et réparer le gène défectueux, ou de fournir à ces cellules une nouvelle fonctionnalité qui recouvre les insuffisances d'un tissu donné.

Il existe deux types de thérapie génique : somatique et germinale.

Thérapie Génique Somatique

Elle tente de corriger une maladie en ciblant certaines cellules du corps (soma) de la personne malade, de sorte que l'existence de quelques cellules transgéniques peut être suffisant pour réduire les symptômes de la maladie. Pour saisir les cellules cibles, des vecteurs sont utilisés, généralement des virus, qui sont transférés de différentes manières.

Thérapie Génique Germinale

Elle consiste à introduire des cellules transgéniques dans un œuf fécondé, de sorte que la thérapie génique fera partie du code génétique de toutes les cellules du corps, y compris la future lignée germinale. Bien que ce type de génie génétique se fasse dans des souris de laboratoire, à ce jour, il n'a pas été fait chez l'homme. La thérapie génique germinale, qui tente de corriger les défauts du patient et des générations futures, est également associée à des problèmes éthiques complexes. Beaucoup de gens, de différents secteurs sociaux, croient que la manipulation des gènes humains serait trop proche de la conception de « bébés à la demande » ou de l'eugénisme, qui est la pratique délibérée de l'amélioration génétique de l'humanité.

Outre les problèmes éthiques, il faut surmonter d'énormes obstacles techniques avant que le plein potentiel de la thérapie génique pour guérir les maladies héréditaires ne soit atteint. Toutefois, c'est un outil pour traiter de nombreuses maladies.

On étudie actuellement l'utilisation de cellules transgéniques comme thérapie pour certains cancers, le diabète, la maladie d'Alzheimer ou de Parkinson.

Techniques de Clonage : Le Clonage Reproductif

Comme vous le savez, le clonage est le processus par lequel des organismes génétiquement identiques sont produits, les uns aux autres et identiques à l'organisme d'origine d'où ils viennent.

Certains êtres vivants peuvent se reproduire de façon asexuée et donner lieu à des copies exactes d'eux-mêmes, ou des clones naturels. Si vous avez une plante à partir d'une bouture d'une autre plante, vous avez fait un clone. Mais peut-on faire une copie d'un animal adulte en clonant une de ses cellules ?

La biotechnologie actuelle permet de créer des clones d'animaux par une technique connue sous le nom de clonage reproductif.

Cette technique consiste à enlever le noyau d'un ovule d'un animal donneur et à le remplacer par le noyau d'une cellule somatique de l'animal à cloner, une méthode appelée transplantation nucléaire. Ainsi, un embryon est créé « artificiellement », qui est ensuite implanté dans l'utérus d'une femelle de la même espèce pour compléter son développement embryonnaire. L'organisme obtenu est génétiquement identique à celui dont le noyau de la cellule somatique a été utilisé.

En 1996, un groupe de scientifiques écossais, dirigé par le professeur Ian Wilmut, a réussi, après 277 tentatives infructueuses, le premier clonage d'un mammifère à partir d'une cellule adulte : la brebis Dolly. Depuis, le clonage de plusieurs autres mammifères a été démontré, comme les souris, les chats, les vaches, les chevaux et les porcs.

Cependant, le clonage est encore à un niveau artisanal ! Dans tous les cas, seul un faible pourcentage d'embryons clonés se développe normalement à la naissance, et de nombreux animaux clonés, comme Dolly, souffrent de diverses maladies et de décès prématurés.

Les Cellules Souches

Le corps de n'importe quel mammifère, y compris les personnes, est composé de milliards de cellules de différents types. Il existe plus d'une centaine de ces types de cellules, dont les cellules souches, qui sont uniques.

Les cellules souches (de l'anglais, *stem cells*) sont des cellules indifférenciées qui peuvent se diviser indéfiniment pour produire deux nouvelles cellules souches et, dans des conditions appropriées, se différencier en un ou plusieurs types de cellules spécialisées, par exemple, des cellules musculaires, des cellules sanguines ou du foie.

Types de Cellules Souches

Toutes les cellules souches ne sont pas égales. Elles diffèrent les unes des autres par leur degré de plasticité, c'est-à-dire leur capacité à donner naissance à des types de cellules très différents.

Cellules Souches Embryonnaires (CSE)

Après qu'un spermatozoïde féconde un ovule, un zygote est formé. C'est une seule cellule totipotente capable de générer, à travers des divisions cellulaires successives, la gamme complète des centaines de cellules différentes de la nouvelle entité et, par conséquent, tous les tissus, y compris celles qui donnent naissance au placenta.

Les cellules résultantes des premières divisions du zygote sont également totipotentes, mais au fur et à mesure que de nouvelles cellules sont formées, de plus en plus spécialisées, la gamme de types de cellules qui peuvent en découler se rétrécit. Quelques jours après la fécondation, la première spécialisation commence. L'embryon est alors intégré par une série de cellules qui forment une sphère creuse appelée blastocyste, où l'on peut voir deux types de cellules : celles qui forment la couche superficielle, qui donnera naissance au placenta, et celles qui occupent une partie de l'intérieur, qui sont des cellules souches embryonnaires.

Les cellules souches embryonnaires (CSE, *embryonic stem cells* en anglais) sont des cellules pluripotentes, car, même si elles ne peuvent pas donner lieu à l'organisme entier (il faut le placenta), elles sont à l'origine de tous les types de cellules et de tissus de l'individu adulte.

Cellules Souches Adultes (CSA)

Elles se trouvent dans de nombreux tissus de l'organisme adulte, comme le sang ou la peau. Leur fonction principale est de remplacer les cellules mortes au sein d'un organe ou d'un tissu.

Les cellules souches adultes (CSA, *adult stem cells* en anglais) sont des cellules multipotentes qui peuvent donner naissance à de nombreux types cellulaires, mais pas à tous.

Autres Types de Cellules Souches

Outre les cellules décrites jusqu'à présent, il existe d'autres types de cellules souches : les cellules souches du fœtus, qui sont des cellules qui peuvent être isolées d'un fœtus dont le développement a été interrompu pour des causes naturelles ou médicales ; les cellules souches extraites du cordon ombilical après la naissance, qui sont des cellules adultes semblables à celles d'origine ; les cellules germinales embryonnaires (CGE, *embryonic germ cells* en anglais) qui sont les cellules mères des cellules germinales (ovules et spermatozoïdes) et qui, en culture, sont capables de donner naissance à tous les types de cellules adultes.

Applications des Cellules Souches : Un Espoir en Biomédecine

Les cellules souches ont de nombreuses utilisations dans la recherche et dans les projets médicaux et thérapeutiques. Certaines applications des études réalisées avec des cellules souches sont les suivantes :

• Test de toxines et de nouveaux médicaments ayant un potentiel thérapeutique. Actuellement, des lignées de cellules cancéreuses sont utilisées pour analyser les médicaments anticancéreux potentiels.
• Étude des étapes précoces du développement embryonnaire et du contrôle génétique.
• Thérapie cellulaire et transplantation. Aujourd'hui, il existe des thérapies basées sur l'utilisation de cellules souches adultes pour réparer des organes et des tissus endommagés avec des résultats prometteurs. La transplantation de cellules souches de moelle osseuse est peut-être la thérapie régénératrice la mieux connue et appliquée pour traiter la leucémie et d'autres cancers, et pour réparer le muscle cardiaque chez les patients atteints de maladies cardiaques diverses. La découverte de réserves de cellules souches dans le cerveau adulte, qui peuvent former différents types de cellules nerveuses capables de régénérer des neurones, est un stimulus important pour le développement de thérapies régénératives. Ces nouvelles thérapies pourraient bénéficier à de nombreux patients souffrant de troubles du système nerveux.

Cependant, pour certains scientifiques, la vraie médecine régénérative commencera quand ils pourront utiliser les cellules souches embryonnaires, en particulier des cellules embryonnaires prélevées sur le patient. Ainsi, l'application clinique future pourrait résoudre deux problèmes majeurs liés à la transplantation en cours : la pénurie de donneurs et la prévention du rejet du tissu greffé, puisqu'un patient pourrait être transplanté avec ses propres tissus (autogreffe). Mais, comment obtenir des cellules souches embryonnaires à partir d'un individu qui est déjà né, lorsque ces cellules proviennent d'embryons ?

Pour obtenir des cellules souches embryonnaires, il faut utiliser le clonage thérapeutique, une technique extrêmement complexe et qui implique de nombreux problèmes éthiques et juridiques, malgré l'absence de but de cloner des personnes, mais de créer un embryon cloné à partir duquel obtenir des cellules à des fins médicales.

Le clonage humain à des fins thérapeutiques présumées consiste à transplanter le noyau d'une cellule adulte d'un patient dans un ovocyte énucléé d'une donneuse. Ainsi, il pourrait donner naissance à un embryon à partir duquel on extrait les cellules souches embryonnaires. Ces cellules pluripotentes seraient ensuite différenciées en laboratoire pour générer le tissu nécessaire à greffer sans rejet chez le patient.