Transgénèse (1) Rappel de définitions autour des cellules.

    En raison des difficultés d'approvisionnement des céréales dues à la guerre en Ukraine , et de la possibilité d'importer des produits américains, on a de plus en plus entendu parler d'OGM depuis trois mois    
    On utilise en général un mot savant : la « transgénèse ». Qu’est ce?
C’est une science récente qui traite de la manipulation et de la modification des gènes des êtres vivants ou des plantes, ou d’introduire un ou plusieurs gènes dans leur patrimoine génétique. Cette modification génétique n’apparait pas forcément dans la descendance. Si elle le fait, on dit que le gène en cause s’est « exprimé »

    Dans le domaine de la botanique, ces nouvelles variétés sont en général appelées « organismes génétiquement modifiés » (OGM).
    La transgénèse a de nombreuses applications potentielles : pharmacie et médecine, recherche médicale, agriculture, alimentation, applications industrielle, dépollution… Toutefois certaines de ces applications suscitent des réserves, car on n’en connaît pas suffisamment les conséquences sur l’homme ou sur l’environnement et par ailleurs une application particulière, le clonage, pose des problèmes d’éthique.
    Il paraît donc intéressant d’abord de rappeler quelques principes sur les gènes et l’ADN, puis de voir comment on peut transformer le matériel génétique d’un organisme, enfin voir les applications possibles, leur avantages, amis aussi les inconvénients et les risques encourus.

    J’ai déjà fait plusieurs articles sur l’ADN et l’épigénétique et je vous y renvoie : (28/11, 5 et 7/12/2016, 11/10/2017), et sur la thérapie génique (02/06/2021). Je me contenterai donc d’un bref résumé.

    L’ADN (acide désoxyribonucléique) est une très longue molécule constituée de deux brins (ou chaînes) torsadés l'un sur l’autre, en forme d’hélice. Chaque brin est constitué par un assemblage d'atomes (C,H,O,N,P) reliés par des liaisons covalentes.
Pour les fanas-chimie, ce sont des hydrates de carbone (sucres), liés par des groupes phosphorylés PO4. (voir ci dessous).
    Les deux brins hélicoïdaux constituent en quelque sorte les montants d’une échelle dont les barreaux seraient constitués par quatre types de molécules (appelées des bases puriques) : l’adénine « A », la cytosine « C », la guanine « G » et la thymine « T »
    Chaque nucléotide A sur un brin est en face d'un nucléotide T sur l'autre brin. Chaque nucléotide C sur un brin est en face d'un nucléotide G sur l'autre brin. Ces couples de nucléotides complémentaires sont liés par des liaisons hydrogènes (liaisons faibles) qui permettent aux deux brins d'ADN d'être reliés l'un à l’autre, mais de pouvoir être séparés, notamment lors de la reproduction des cellules de l’organisme.
    La succession des bases ACGT dans l’ADN constitue le support de l’hérédité de l’organisme correspondant.



    Quelques définitions :

    Un gène est un fragment d'ADN contenant une information génétique correspondant à un caractère qui va s’exprimer dans l’individu : par exemple couleur de la peau, des yeux, droitier ou gaucher, métabolisme divers.)…    Un même gène peut avoir plusieurs formes différentes selon les individus.
    Les gènes sont en général assemblés dans des éléments microscopiques en forme de bâtonnet ou d’écheveau, situés dans le noyau des cellules, ou dans le cytoplasme pour les cellules n’ayant pas de noyau (cellules procaryotes)..

    Un allèle est une version du gène possédé par un individu (pour le gène coloration des yeux, certains possèdent l'allèle "couleur bleue", d'autres l'allèle "couleur marron",...). Chaque allèle diffère du gène original par une séquence de nucléotides légèrement différente.

    C'est donc la succession (séquence), de quelques unes des bases ACGT, à un endroit donné très précis de l’ADN, qui correspond à l'information génétique contenue dans un gène.

    Une mutation est une modification aléatoire (liée au hasard) de la séquence de nucléotides : un (ou plusieurs) couple de nucléotides ACGT est remplacé, supprimé ou ajouté. Ces mutations sont favorisées par la présence d'agents mutagènes chimiques ou physiques (rayonnements notamment). Les différents allèles d'un même gène ont, pour origine, des mutations de la séquence d’ADN.

    L’Acide Ribonucléique (ARN), dit « messager » est un morceau d’ADN (quelques séquences), produit par recopie (réplication, transcription), grâce à des enzymes appelées polymérases. Cet ARN va essaimer dans la cellule et y apporter le message codé, afin d’y synthétiser acides aminés et protéines.
    Un acide aminé est une molécule de chimie organique comportant notamment un groupe acide COOH et un groupe amine NH2; l’acide est différent suivant la chaine carbonée à laquelle sont rattachées ces fonctions. Il y a 22 acides aminés différents, codés génétiquement, qui sont formés à partir de brins d’ARN spécifiques. C’est donc un vecteur d’expressions des gènes et de l’hérédité. Là encore des enzymes vont catalyser la formation de ces molécules à partir des brins d’ARN qui vont en définir la nature.

    Une protéine est une grosse molécule organique, qui, dans les organismes vivants joue un rôle essentiel. Elle est composée de plusieurs chaines d’acides aminés et ceux ci déterminent l’action de la protéine. Il existe des dizaines de milliers de protéines.
    Leur fonction est donc déterminée au départ par le codage de la séquence d’ADN, devenu ARN, puis acides aminés et de la façon dont ils s’enchainent..
    Ces macromolécules sont non seulement caractéristiques par leur formule chimique, mais par leur structure dans l’espace (en 3D), car c’est cette structure spatiale qui va permettre à certains atomes de se trouver en face d’autres au bon endroit et de provoquer ainsi liaisons et réactions chimiques.
    Leurs fonctions sont extrêmement diverses : elles interviennent partout dans l’organisme. Elles peuvent être à la base de l’organisation et de la structure des cellules et des organes, capter des signaux extérieurs, capter des messages chimiques internes, détecter la présence de corps chimiques ou d’intrus, transporter des produits chimiques dans le sang ou l’organisme (par exemple les neurotransmetteurs, le cholestérol ou les produits de base de synthèse), servir d’enzymes et contrôler l’expression des gènes et lea bonne marche de processus organiques, permettre à certaines cellules de se mouvoir ou de se déformer (muscles), stocker des éléments nécessaires à une action ultérieure, créer des actions à distance (hormones), permettre l’action de produits circulant dans le sang (par exemple les ions dans le fonctionnement du système nerveux), en créant des récepteurs à travers lesquels peuvent passer seulement certains produits dans certaines conditions….
    Les protéines sont la base de la vie des organismes végétaux et animaux.

    Un ribosome, dans une cellule est un ensemble constitué de protéines et d'acide ribonucléique (ARN), au niveau desquels s'effectue la synthèse des protéines à partir des acides aminés du cytoplasme et en fonction de l'information apportée par l' ARN messager synthétisé dans le noyau.

    L’expression d’un gène est donc, à un moment donné le cycle de transformation de morceaux d’ADN (allèles), en ARN, aciides aminés puis protéines, qui détermineront ensuite des actions ou transformations biologiques.

    L’ADN est une molécule biochimique universelle :  car quelque soit l’organisme, elle est constituée des mêmes « échelles » hélicoïdales et des mêmes nucléotides, mais bien entendu leur longueur et la succession des bases est différente selon l’organisme, dont la nature dépend donc de ses gènes.   
    Mais il résulte de cette structure de base analogue, qu’on peut introduire dans l’ADN d’un organisme donné, un petit morceau d’ADN, provenant d’un autre organisme, ou synthétisé chimiquement, soit en supplément, soit pour remplacer un morceau d’ADN initial. SI cet ADN transformé d’une part s’exprime, et ensuite se reproduit, on a crée un nouvel organisme vivant, différent du premier.

    C’est la base de la transgénèse, technique que j'expliquerai demain.