Pouvons nous de nos jours cloner un humain? Est ce dangereux? Avons nous un clone? Quelles pourraient en être les conséquences? Est il possible de cloner un humain pour pouvoir récupérer ses organes en cas de cancers ou autres problèmes et maladies graves? De nos jours, il est difficile de faire la part des choses entre le réel et le possible, avec tout ce qui relève de l'imagination grandissante de l'homme. C'est pourquoi, suite à nos questions, nous avons été amenées à choisir la problématique suivante : En quoi le clonage humain est il plus complexe que le clonage végétal? Et quelles en sont les applications? PLAN : Introduction (définition) I Clonage végétal (léger historique, bouturage/marcottage/greffage, applications) II Clonage Humain ( reproductif/ thérapeutique, historique, raisons) III Croisement (éthique, structure, clone raté) Conclusion INTRODUCTION : Voici une définition simple et précise, d'après un site («Clonage : quelques clés pour comprendre...» ): Le clonage est un ensemble de processus biologiques ou de techniques, permettant la production de gènes, de cellules ou d organismes génétiquement identiques à des gènes, des cellules ou des organismes déjà existants. Le mot «clone» vient du grec (klon). Il désigne une petite branche ou une jeune pousse. Un clone est un individu génétiquement identique à un autre. Voici quelques types de clones naturels : Une cellule qui se reproduit et se divise en deux cellules filles identiques donne des clones. (mitose) Les vrais jumeaux (dit monozygotes) sont des clones naturels : ils sont génétiquement identiques..
I CLONAGE VEGETAL : Historique : Le clonage végétal se pratique depuis la nuit des temps par bouturage. Cependant, les termes «clone» et «clonage» n'apparaissent seulement qu'en 1903, inventés par un botaniste américain: Herbert John Webber pour désigner des plantes reproduites par reproduction asexuée. Bouturage : Le bouturage est un mode de multiplication végétatif naturel. Il peut être pratiqué par des scientifiques comme par des amateurs car il ne demande pas de matériel spécifique. Il consiste à prélever un morceau d'une plante puis à le mettre dans l eau ou dans la terre afin qu il forme des racines; on obtient ainsi un nouveau pied. On peut prélever un rameau, une tige, une racine, une feuille,... Néanmoins, il ne fonctionne pas avec toutes les plantes (ex : les arbres fruitiers, le chêne, le cèdre, les fougères ). Marcottage : Réalisation : 1) Oter la terre. (partie n 1 du schéma) 2) Obliger une branche basse à venir se loger dans la partie creusée par quelque chose de lourd. (ici : une fourche en bois) 3) Maintenir la branche courbée. (ici : par une ficelle) 4) Reboucher le trou par un milieu de culture léger. Phototropisme : Mouvement d'orientation d'un organe végétal qui croît dans la direction d'une source de lumière. Le marcottage est comme le bouturage un mode de multiplication végétatif naturel (ex : fraisiers). Il consiste à enraciner un segment de tige sans le couper de sa plante mère mais en l'entaillant à un endroit précis ainsi qu'en le maintenant en terre. Ce qui lui permet de continuer à s'alimenter et de créer des racines plus vite. Le fait que les racines poussent toujours vers le nadir s'explique par des facteurs de croissance, qui sont des hormones telles que l'auxine. Elles sont responsables de l'organogenèse: elles différencient les racines à la base des bourgeons à l'apex. La synthèse de l'auxine s'effectue dans les apex des tiges, dans les méristèmes et jeunes feuilles des bourgeons terminaux. Elle permet l'élongation cellulaire.
Lorsque la nouvelle plante sera capable de se nourrir et de grandir seule, cela se traduira par de jeunes pousses et il sera alors temps de la décrocher puis de la replanter. Greffage : Greffer consiste à implanter un morceau de végétal prélevé, le greffon, sur un autre végétal qu'on appelle alors le S.P.G, le Sujet Porte Greffe. Le Sujet Porte Greffe comporte des racines et permet de nourrir le greffon. Le greffon après soudure se développera et donnera des caractéristiques identiques à la plante mère. Le greffon et le S.P.G établissent un lien en se soudant, cependant, cette soudure se fait sous certaines conditions : affinité entre les deux individus, vigueur, état sanitaire, contact (parfait, sans corps étrangers) Intérêts : Il est possible de cloner en laboratoires sous serres et sur terrain. Le clonage végétal a plusieurs intérêts, surtout d'un point de vue économique; c'est une technique extrêmement rentable. Il permet de produire un très grand nombre de plantes, de qualité et en un laps de temps court. Il est possible de s'affranchir des saisons et de programmer les cultures. ex: en 1 an, obtenir: 4 millions de plants d'œillets à partir d'un seul pied (aplex) Il représente aussi une technique très intéressante pour maintenir un équilibre environnemental. Il permet par exemple un reboisement rapide de plantations ravagées (parasites, catastrophe naturelle) ainsi que de conserver des variétés anciennes et rares, de multiplier des plantes stériles où difficiles,... Cependant, il peut poser problème à la biodiversité :les espèces envahissantes sont souvent celles qui sont aptes à se cloner. Nous avons nous même fait nos propres expériences : nous avons cloné différentes plantes par bouturage en utilisant un propagateur aéroponique. L'aéroponie est une technique de culture des végétaux sans sol ni substrat. Les fonctions de support et d'approvisionnement en eau et en éléments nutritifs sont assurées par des "supports de plantes", généralement en matière plastique, et par des vaporisations permanentes (brouillard) de solutions nutritives tournant en circuit fermé au moyen d'une pompe. On a donc à la fois 100% de disponibilité en eau et 100% de disponibilité en air,
d'où les performances de croissance. Les racines des plantes sont en contact permanent avec l'air et une brume de solution nutritive. Il s'agit sans doute du mode de production le plus rentable, pratique et rapide au monde. Ce système ne produit presque pas de déchet. Nous avons prélevé des feuilles, des tiges, des fleurs de différents végétaux mis à notre disposition (géranium, oranger du pérou, misères,...) de façons les plus stériles possibles. Nous avons ensuite enduit leur extrémité coupée de clonex. Clonex est un composé de racinage. Il s'agit d'un gel qui reste parfaitement en contact avec la tige pour refermer les tissus de la plante et apporte les hormones nécessaires au développement des racines et des vitamines pour protéger les tissus délicats des racines naissantes. Il contient un éventail complet de nutriments minéraux et d'oligoéléments qui assure la croissance des nouvelles racines. Il contient également des agents antimicrobiens protégeant contre l'apparition de mycoses. Nous avons ensuite installé nos plantes dans le système aéroponique dans lequel nous avons mis une solution de développement racinaire. Au bout de quelques semaines, nous pouvions déjà voir apparaître des racines. Solution faites à partir d'engrais : potassium, azote, sodium et hormones. II CLONAGE HUMAIN : Reproductif : Le clonage humain reproductif est un mode de reproduction qui par une technique artificielle, aboutit à la naissance d un individu génétiquement identique à un autre. Cette technique consiste à prendre le noyau d'une cellule somatique adulte, cellule non sexuelle, et à le fusionner dans un ovocyte énucléé. On exerce une brève décharge électrique pour déclencher le développement de l'œuf en embryon. Ce dernier est ensuite cultivé quelques jours en laboratoire (jusqu'au stade blastocyste, stade de l'embryon où un groupement de cellules se forment) puis est transféré dans l'utérus de la mère porteuse. L'enfant aura le même patrimoine génétique que le donneur de la cellule somatique. On réussit ainsi une reproduction sans fécondation. Cependant, cette technique est extrêmement délicate car il y a un risque d'endommagement à cause de la décharge électrique.
Thérapeutique : Le clonage humain thérapeutique est une forme de clonage consistant à générer un embryon à partir des cellules d un patient, dans le but de développer des cellules, des organes ou des tissus pour soigner ce même patient sans qu'il y ait de possibilité de rejet de cette greffe. L'obtention de l'embryon se fait de façon identique au clonage reproductif, on le laisse ensuite une huitaine de jours en éprouvette, on prélève les cellule de sa masse cellulaire interne, qu'on met ensuite en culture afin d'obtenir des cellules souches embryonnaires, cellules totipotentes. On dispose ici encore une fois de cellules somatiques ayant le même patrimoine génétique que le donneur. Historique : L'historique du clonage humain est composé de nombreuses tentatives ainsi que de nombreuses lois de bioéthiques. 1979: Première tentative de clonage humain. L'américain L.B. Shettles greffe des cellules germinales mâles dans des ovocytes énucléés. Des embryons se seraient développés jusqu'au stade 8 ou 12 cellules. Dès 1994: Nouvel essai chez l'homme Premières lois de bioéthique en France du Parlement français qui condamnent le clonage reproductif humain.
26 décembre 2002: Annonce du premier bébé humain cloné, Ève par la secte des Raëliens (secte religieuse), on attend toujours les preuves... 2004 :Les clonages thérapeutique et reproductif sont interdits en France. Raisons : Un sondage américain indique que 7% de personnes aimeraient se faire cloner. Les motivations sont nombreuses mais pas toujours très sérieuses. En voici quelques unes : Des personnes voulant garder l'image de leur jeunesse, quête d'immortalité. (secte des Raéliens) Couples homosexuels désirant un enfant sans devoir recourir à autrui. Disposer d'une réserve d'organes. III CROISEMENT : Éthique : On peut en effet se demander ce qu'il se passerait si on se mettait à cloner des personnes. Le monde serait il bien si tout le monde était pareils? L originalité de chacun, le fait d'être apprécié, aimé n'existe t il pas parce que chacun est unique? En France, la pratique du clonage thérapeutique est qualifiée de crime contre l'espèce et peut entraîner 30 ans de réclusion criminelle et une amende pouvant atteindre 7,5 millions d'euros, même hors du territoire national. La pratique du clonage thérapeutique est elle aussi interdite et a pour peine un emprisonnement de 7 ans et 1 millions d'euros d'amende. Alors que par exemple, en Belgique comme au Royaume Unis, le clonage thérapeutique est autorisé, à des fin de recherches et en Chine, toutes formes de clonage sont tolérées. Structure : L'unité de tout être vivant est la cellule. Cependant, les cellules des végétaux diffèrent de celles des humains. Elles comprennent généralement un noyau cellulaire entouré d'un cytoplasme, divers organites ou plastes, le tout étant protégé par une membrane cellulaire. La grande divergence est qu'il existe
continuellement des cellules indifférenciées et que toutes les cellules, différenciées ou non sont totipotentes. Elles constituent de nombreux tissus, assez semblables : épiderme, xylème, phloème, parenchyme, collenchyme,... Un humain est aussi caractérisé par un système complexe. Sa complexité réside dans les caractéristiques et les propriétés de ses cellules: cellules osseuses, musculaires, nerveuses, sanguines, endocrines,... Quelques organes sont capables de se reconstituer (le foie : 1/3, le tissu osseux) mais en aucun cas, ils peuvent reconstituer autre chose qu'eux même. Alors que l'on peut, à partir d'un fragment de tige, obtenir une plante entière. Et cela parce que les cellules d'un tissu végétal sont capables de se dédifférencier, puis de se redifférencier en un ou plusieurs tissus. Les cellules indifférenciées sont rares chez les humains : on en trouve lors d'accouchements et au début de la multiplication cellulaire de la cellule œuf : début de l embryogenèse. Mais il en existe presque partout chez les plantes : on en trouve dans les méristèmes, aux apex des tiges, aux racines, aux bourgeons, aux nœuds,... Ce qui fait qu'une tige a énormément de chance de repousser alors qu'un bras coupé, non. L'organisation des végétaux est, en outre, plus souple, étant fixés, ils peut se transformer, se modifier. On dit qu'ils ont une grande plasticité phénotypique. Clone «raté» Nous nous sommes posées la question de ce que serait un clone «raté», ce qu'il adviendrait d'une procédure de clonage qui aurait échouée. Nous pouvons maintenant y répondre, grâce en partie à nos expériences. Il est impossible qu'un clone soit raté. Soit le clonage fonctionne et nous obtenons un clone, soit il échoue et nous n'obtenons rien! III CONCLUSION : Aujourd'hui, il est difficile de savoir si nous sommes capables de cloner un humain ou non. Nous pouvons cloner des brebis, des vaches, des singes,... Alors nous sommes surement presque capables, voir capables de réussir chez les humains. Néanmoins, deux problèmes sérieux empêchent cette pratique et son avancée : celui de l'éthique guidant celui de la législation. Problèmes que nous avons déjà évoqués précédemment. Il est plus complexe de cloner un humain car, contrairement aux plantes, l'humain ne pousse pas. Lors du développement, les cellules embryonnaires se spécialisent en se différenciant et cela, de manière irréversible. Quant aux applications. Le clonage végétal est beaucoup utilisé en raison de son efficience, mais il ne faut pas oublier que c'est un mode de multiplication naturel. Alors que le clonage humain, en France n'a pas d'application. Il soulève de nombreux problèmes d'éthiques très complexes. En effet, dans le cas du clonage reproductif, est il moral de créer un enfant génétiquement identique à un de ses géniteurs? Concernant le clonage thérapeutique, il est difficilement envisageable de produire un embryon, ayant le même potentiel qu'un embryon naturel puis de le tuer. Sans omettre que beaucoup de tentatives échouent. Nous sommes capable de faire de la culture cellulaire, processus permettant de fabriquer des
cellules de peau afin de guérir les grands brûlés. Une alternative intéressante au clonage thérapeutique serait donc de réussir à créer un organe où un tissu isolé, à partir des cellules d'un patient, sans produire un individu entier qu'on devrait supprimer. MONFAIT Célestine, RENARD Domitille, 1èS1, Lycée Louis Pasteur, 2011 2012
LEXIQUE : ADN : Acide DésoxyriboNucléique, support de l'information génétique. La structure est la même pour tous les êtres vivants car le code génétique est universel. Biodiversité : Terme qui désigne la diversité du monde vivant à tous les niveaux : diversité des milieux (écosystèmes), diversité des espèces, diversité génétique au sein d'une même espèce. Blastocyste : stade de l'embryon où un groupement de cellules se forment (la morula). Cal : structure de prolifération cellulaire (fait que les cellules se multiplient rapidement et en abondance) obtenue notamment en culture in vitro par l'ajout d hormones végétales. amas de cellules indifférenciées. structure tissulaire qui apparait naturellement lors du bouturage de certaines espèces. Cellule : unité de structure, fonctionnelle et reproductrice constituant toute partie d'un être vivant (sf virus). Cellule germinale : cellule sexuée. Cellule somatique : cellule non sexuelle. Cellules souches : cellule totipotente, elles peuvent se différencier en cellules de nombreux tissus. Cellule totipotente : cellule pouvant se différencier en cellules de nombreux tissus. Embryon : organisme en développement depuis la première division de l œuf jusqu'au stade où les principaux organes sont formés. Énucléé : auquel on a enlevé le noyau. Greffon : partie d'un végétal utilisée pour pratiquer une greffe. Gène : segment d'adn participant à la synthèse d'une protéine, correspondant à un caractère déterminé. Méristèmes : amas de cellules indifférenciées que l'on trouve à l'extrémité des tiges et des bourgeon. Multiplication végétative : mode de multiplication asexuée, qui génère des clones à la différence de la reproduction qui engendre de nouveaux individus. Organites ( ou organelles): différentes structures spécialisées contenues dans le cytoplasme et délimitées du reste de la cellule par une membrane phospholipidique. Reproduction asexuée : appliquée uniquement aux plantes, reproduction sans fécondation, conservatrice du génome de l'individu (ensemble des gènes). Tissus : regroupement de cellules de même type. (plusieurs tissus forment un organe)
NOTION EN PLUS : Copie conforme? Ce que nous montrent les clones animaux, c'est bien qu'il n'existe jamais de copies conformes. En décembre 2001, est né le premier chat domestique cloné. Le chaton n'avait pas le même pelage que l'adulte chez qui on a prélevé le noyau. Cette observation est d'ailleurs de mise chez les veaux. Explication : les cellules fœtales qui déterminent la couleur du poil migrent d'abord le long du dos du fœtus en formation, puis latéralement, et cette migration n'est pas déterminée génétiquement. Par ailleurs, même au niveau génétique, on trouve des différences. Car dans une cellule il n'y a pas que le noyau qui contienne de l'adn. C'est aussi le cas des mitochondries. Les cellules d'embryons clonés à partir d'un même adulte ont certes le même noyau, mais elles n'ont, le plus souvent, pas le même ADN mitochondrial, car les ovocytes proviennent de donneuses différentes. Or, l'adn mitochondrial n'est pas silencieux! Il s'exprime, et nombre de recherches récentes montrent son implication dans les mécanismes du développement et la bonne (ou mauvaise) santé des cellules. Enfin, n'oublions pas que nous ne sommes pas seulement le produit de nos gènes. Au delà de l'inné, il y a l'acquis, qui découle de l'environnement dans lequel évolue un être. Modes de reproduction chez les végétaux : Chez les végétaux, il existe deux modes de reproduction : l'un, sexué, par pollinisation, fécondation et formation d'un embryon contenu dans la graine ; l'autre, asexué, par multiplication végétative. Obtenir des clones à partir de clones?oui, cela a été fait chez la souris (six générations) et la vache (quatre générations). Mais dans les deux cas, l'efficacité se réduit à chaque génération. Il semble donc qu'on ne puisse pas recloner à l'infini, sans que l'on sache pourquoi. Pourquoi le bouturage et le marcottage ne fonctionne t il pas avec toutes les plantes? Question ouverte, différenciation trop avancée? Stérilité des clones : Dolly a donné naissance à quatre brebis par reproduction sexuée, preuve qu'un animal cloné n'est pas stérile. Vieillissement des clones : Quant à savoir si les animaux clonés vieillissent plus rapidement que les animaux non clonés, la question reste ouverte. Dolly souffrait certes d'une maladie pulmonaire évolutive et d'arthrite, ce qui a conduit à son euthanasie en 2003. Mais, après tout, elle a vécu aussi longtemps qu'un mouton d'élevage standard, dont la durée de vie est en moyenne de 6 7 ans. Et, entre temps, elle avait donné naissance à quatre brebis par reproduction sexuée, preuve qu'un animal cloné n'est pas stérile.