Cela fait 20 ans que des scientifiques écossais ont parlé au monde de Dolly le mouton, le premier mammifère cloné avec succès d’une cellule corporelle adulte. Ce qui était spécial à propos de Dolly, c’est que ses «parents» étaient en fait une seule cellule provenant du tissu mammaire d’une brebis adulte. Dolly était une copie génétique exacte de ce mouton – un clone.

Dolly a capturé l’imagination des gens, mais ceux d’entre nous sur le terrain l’avaient vue faire des recherches précédentes. Je travaille avec des embryons de mammifères depuis plus de 40 ans, certains travaux dans mon laboratoire se concentrant spécifiquement sur diverses méthodes de clonage du bétail et d’autres espèces de bétail. En fait, l’un des coauteurs de l’article annonçant que Dolly a travaillé dans notre laboratoire pendant trois ans avant de se rendre en Écosse pour aider à créer le célèbre clone.

Dolly a été une étape importante, inspirant les scientifiques à continuer d’améliorer la technologie de clonage également afin de poursuivre de nouveaux concepts dans la recherche sur les cellules souches. La fin du jeu n’a jamais été censée être des armées de bétail génétiquement identique: les chercheurs continuent à affiner les techniques et les combinent avec d’autres méthodes pour stimuler les anima traditionnels l les méthodes d’élevage ainsi que des connaissances sur le vieillissement et la maladie.

Pas le sperme + l’ovule habituels

Dolly était un mouton parfaitement normal qui est devenu la mère de nombreux agneaux normaux. Elle a vécu jusqu’à six ans et demi, lorsqu’elle a finalement été abattue après qu’une maladie contagieuse se soit propagée dans son troupeau, infectant les moutons clonés et normalement reproduits. Sa vie n’était pas inhabituelle; c’est son origine qui la rendait unique.

Avant les décennies d’expériences qui ont conduit à Dolly, on pensait que des animaux normaux ne pouvaient être produits que par la fécondation d’un ovule par un sperme. C’est ainsi que les choses fonctionnent naturellement. Ces cellules germinales sont les seules dans le corps à avoir leur matériel génétique mélangé en deux fois moins que tout autre type de cellule. De cette façon, lorsque ces soi-disant cellules haploïdes se réunissent lors de la fécondation, elles produisent une cellule avec le complément complet d’ADN. Réunies ensemble, la cellule est appelée diploïde, pour deux fois, ou pour double. Deux moitiés forment un tout.

À partir de ce moment, presque toutes les cellules de ce corps ont la même constitution génétique. Lorsque l’embryon à une cellule duplique son matériel génétique, les deux cellules de l’embryon à deux cellules sont génétiquement identiques. Lorsqu’ils dupliquent à leur tour leur matériel génétique, chaque cellule au stade quatre cellules est génétiquement identique. Ce schéma continue de sorte que chacun des billions de cellules chez un adulte est génétiquement exactement le même – que ce soit dans un poumon, un os ou le sang.

En revanche, Dolly a été produit par ce qu’on appelle le transfert nucléaire de cellules somatiques. Dans ce processus, les chercheurs retirent le matériel génétique d’un œuf et le remplacent par le noyau d’une autre cellule corporelle. L’œuf résultant devient une usine pour produire un embryon qui se développe en progéniture. Aucun sperme n’est sur la photo; au lieu de la moitié du matériel génétique provenant d’un spermatozoïde et l’autre moitié d’un ovule, tout provient d’une seule cellule. C’est diploïde depuis le début.

Un long chemin de recherche a conduit à Dolly

Dolly était l’aboutissement de centaines d’expériences de clonage qui, par exemple, ont montré que les cellules diploïdes embryonnaires et foetales pouvaient être les parents de progéniture. Mais il n’y avait aucun moyen de connaître facilement toutes les caractéristiques de l’animal qui résulteraient d’un embryon ou d’un fœtus cloné. Les chercheurs pourraient congeler quelques-unes des cellules d’un embryon de 16 cellules, tout en produisant des clones à partir des autres cellules; si un animal souhaitable était produit, ils pourraient décongeler les cellules congelées et faire plus de copies. Mais cela n’était pas pratique en raison des faibles taux de réussite.

Dolly a démontré que les cellules somatiques adultes pouvaient également être utilisées comme parents. Ainsi, on pouvait connaître les caractéristiques de l’animal cloné.

D’après mes calculs, Dolly a été le seul succès de 277 essais de transfert nucléaire de cellules somatiques. Parfois, le processus de clonage par transfert nucléaire de cellules somatiques produit encore des embryons anormaux, dont la plupart meurent. Mais le processus s’est considérablement amélioré, de sorte que les taux de réussite sont maintenant plus proches de 10%; il est cependant très variable selon le type de cellule utilisé et l’espèce.

Plus de 10 types de cellules différents ont été utilisés avec succès comme «parents» pour le clonage. De nos jours, la plupart des clonages sont effectués à partir de cellules obtenues par biopsie de la peau.

Plus que les gènes peuvent affecter un clone

La génétique n’est qu’une partie de l’histoire. Même si les clones sont génétiquement identiques, leurs phénotypes – les caractéristiques qu’ils expriment – seront différents .C’est comme des jumeaux identiques naturels: ils partagent tous leurs gènes mais ils ne sont pas vraiment identiques, surtout s’ils sont élevés dans des contextes différents.

L’environnement joue un rôle énorme pour certaines caractéristiques. La disponibilité de la nourriture peut influencer le poids. Les maladies peuvent ralentir la croissance. Ces types d’effets sur le mode de vie, la nutrition ou la maladie peuvent influencer les gènes activés ou désactivés chez un individu; ceux-ci sont appelés effets épigénétiques. Même si tout le matériel génétique peut être le même dans deux clones identiques, il se peut qu’ils n’expriment pas tous les mêmes gènes.

Pensez à la pratique du clonage des chevaux de course gagnants. Les clones des gagnants seront parfois aussi des gagnants – mais la plupart du temps ils ne le sont pas. C’est parce que les gagnants sont des valeurs aberrantes; ils doivent avoir la bonne génétique, mais aussi la bonne épigénétique et le bon environnement pour atteindre ce potentiel gagnant. Par exemple, on ne peut jamais reproduire exactement les conditions utérines vécues par un cheval de course gagnant lorsqu’il était un fœtus en développement. Ainsi, le clonage des champions conduit généralement à la déception. D’un autre côté, le clonage d’un étalon qui élève une forte proportion de chevaux vainqueurs de course se traduira de manière très fiable par un clone qui élève de la même manière les vainqueurs. Il s’agit d’une situation génétique plutôt que phénotypique.

Même si la génétique est fiable, certains aspects de la procédure de clonage signifient que l’épigénétique et l’environnement sont sous-optimaux. Par exemple, les spermatozoïdes ont des moyens élégants d’activer les ovules qu’ils fécondent, qui mourront s’ils ne sont pas activés correctement; avec le clonage, l’activation est généralement réalisée par un choc électrique puissant. De nombreuses étapes du clonage et du développement embryonnaire ultérieur sont effectuées dans des tubes à essai dans des incubateurs. Ces conditions ne sont pas des substituts parfaits pour l’appareil reproducteur féminin où la fécondation et le développement embryonnaire précoce se produisent normalement.

Parfois, des fœtus anormaux se développent à terme, entraînant des anomalies à la naissance. Le phénotype anormal le plus frappant de certains clones est appelé «syndrome de la grande progéniture», dans lequel les veaux ou les agneaux sont 30 ou 40 pour cent plus gros que la normale, ce qui entraîne une naissance difficile. Les problèmes proviennent d’un placenta anormal. À la naissance, ces clones sont génétiquement normaux, mais sont trop gros et ont tendance à être hyperinsulinémiques et hypoglycémiques. (Les conditions se normalisent avec le temps une fois que la progéniture n’est plus influencée par le placenta anormal.)

Les récentes améliorations des procédures de clonage ont considérablement réduit ces anomalies, qui surviennent également lors de la reproduction naturelle, mais à une incidence beaucoup plus faible.

Poursuite du clonage

Plusieurs milliers de mammifères clonés ont été produits dans près de deux douzaines d’espèces. Très peu d’entre elles concernent la pratique applications, telles que le clonage d’un célèbre taureau Angus nommé Fina Réponse (décédée récemment à un âge avancé) afin de produire plus de bovins de haute qualité via le sperme de son clone.

Mais le paysage de la recherche sur le clonage évolue rapidement. La force motrice de la production de Dolly n’était pas de produire des animaux génétiquement identiques. Les chercheurs souhaitent plutôt combiner les techniques de clonage avec d’autres méthodes afin de modifier efficacement les animaux génétiquement – beaucoup plus rapidement que les méthodes traditionnelles d’élevage qui mettent des décennies à modifier les populations d’espèces telles que le bétail.

Un exemple récent est l’introduction du gène polled (sans cornes) dans les bovins laitiers, éliminant ainsi la nécessité du processus douloureux d’écornage. Une application encore plus frappante a été de produire une souche de porc qui est incapable d’être infectée par le virus PRRS très contagieux et débilitant. Les chercheurs ont même fabriqué des bovins qui ne peuvent pas développer la maladie de la vache folle. Pour chacune de ces procédures, la transplantation nucléaire de cellules somatiques est une partie essentielle du processus.

À ce jour, la contribution la plus précieuse de ces expériences de transplantation nucléaire de cellules somatiques a été les informations et les connaissances scientifiques acquises. Ils ont amélioré notre compréhension du développement embryonnaire normal et anormal, y compris les aspects du vieillissement, et plus encore. Ces informations aident déjà à réduire les anomalies congénitales, à améliorer les méthodes de contournement de l’infertilité, à développer des outils pour lutter contre certains cancers et même à réduire certaines des conséquences négatives du vieillissement – chez le bétail et même chez l’homme. Deux décennies après Dolly, des applications importantes évoluent encore.