Naissance d'un génie

Jean-François Bouhours ©ONdS

Le génie génétique désigne l’ensemble des méthodes permettant aux chercheurs et aux ingénieurs de découvrir et d’utiliser les mécanismes qui président depuis des milliards d’années à la reproduction, à la conservation (par réparation), à la diversification et à l’évolution de tous les êtres vivants. Ces mécanismes dirigent la réplication (la copie en plusieurs exemplaires) d’ADN avant chaque division cellulaire, l’échange de morceaux d’ADN entre chromosomes lors de la méiose, le déplacement ou la multiplication de segments d’ADN le long des chromosomes ou entre chromosomes, la réparation des ADN endommagés par des rayonnements ionisants ou par des erreurs de copie. Ils orchestrent aussi la transcription d’ADN en ARN, la réorganisation ou « maturation » des ARN, parfois leur copie en ADN, ainsi que la traduction de l’ARN en protéines (cf "Ingénierie des protéines).

Un trousseau d’enzymes

Le génie génétique est né au début des années 1970, lorsqu’il est devenu possible de couper de façon reproductible les longues molécules d’ADN et de réassembler des fragments pour créer des ADN artificiels, dits recombinants (ou recombinés), grâce à la découverte et à l’utilisation d’enzymes, et notamment des enzymes « de restriction » et des ADN ligases (cf. article ci-contre). Les fragments d’ADN ont pu alors être séquencés (lus) par des techniques nouvelles dès 1975.

L’universalité du code génétique rend les ADN recombinés théoriquement capables de produire des protéines dans n’importe quel organisme. Cependant, pour être exprimés, ces ADN doivent être introduits dans des cellules et y être reconnus. Dès les années 50, il avait été remarqué que les bactéries échangent du matériel génétique sous forme de petits ADN circulaires nommés plasmides, et que les virus transmettent leur ADN aux cellules qu’ils infectent. Les plasmides et les virus sont donc apparus comme des véhicules ou « vecteurs » naturels d’ADN.

Quand les manipulations génétiques sont devenues possibles, les chercheurs ont utilisé ces vecteurs pour introduire des ADN recombinés dans des cellules, créant ainsi des organismes génétiquement modifiés. À ce moment-là (1974), ils ont marqué une pause pour réfléchir aux enjeux et aux risques éventuels de ces manipulations d’un genre nouveau(cf. article ci-contre sur la conférence d'Asilomar)). Une des premières conséquences de ce débat a été d’imposer l’utilisation de vecteurs désarmés, c’est-à-dire dont toute dangerosité connue a été éliminée.

Une révolution nommée PCR

Dix ans plus tard, un chercheur, Kary Mullis, a inventé une technique qui a révolutionné la biologie moléculaire : la PCR (Polymerase Chain Reaction). Cette technique permet d’obtenir in vitro un milliard de copies d’un segment d’ADN choisi et présent sur seulement quelques molécules d’ADN sans avoir recours aux banques de gènes réalisées auparavant dans des micro-OGM (cf. la brève "Des OGM petits mais efficaces !"). La PCR, en facilitant considérablement les opérations de base du génie génétique, a donné naissance à de multiples applications : séquençage de l’ADN, isolement des gènes, détection des maladies héréditaires, établissement de relations de parenté entre les espèces vivantes, identification des microbes, empreintes génétiques, etc. Associée à d’autres technologies, elle a débouché sur des méthodes et des robots capables de traiter rapidement de grands nombres d’échantillons pour séquencer des génomes entiers, repérer des mutations génétiques au sein d’une large population, analyser l’expression de tous les gènes d’un tissu donné...

Le génie génétique s’enrichit sans cesse d’avancées fondamentales et, comme dans un cercle vertueux, ses nouvelles techniques font progresser les connaissances. Il permet désormais de fabriquer des gènes dont l’expression est ciblée dans le foie ou le muscle chez un rat, dans les feuilles ou les graines chez une plante ; il est devenu possible de réparer ou d’inactiver un gène chez la souris afin de mieux cerner sa fonction(des souris KO) ; des ADN recombinants sont aussi construits pour créer in vivo des « protéineschimères » fluorescentes qui, grâce à des techniques d’imagerie, indiquent où et quand ces protéines sont exprimées dans un ver, une souris ou une mouche.