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Clonage d'un mouton… Dolly ?


Dolly la brebis était un clone. À sa naissance, elle avait huit ans le jour de sa naissance, sa mère (à partir de laquelle elle a été clonée) avait également huit ans. Quelle est la raison moléculaire derrière cela - que Dolly avait huit ans quand elle est née ?


Si vous regardez la réplication de la fin des chromosomes, vous verrez que l'un des brins se raccourcit à chaque fois. Pour éviter que les gènes ne soient perturbés, les extrémités des chromosomes ont des séquences répétitives appelées télomères qui se raccourcissent à chaque réplication mais empêcheront la perturbation des gènes.

Comme vous pouvez le déduire des informations ci-dessus, il y aura une certaine limite au nombre de fois qu'une cellule peut se diviser. Ainsi, on a pensé que tout organisme vieillit à cause du raccourcissement des télomères.

Les gamètes ont l'enzyme télomérase qui allongera les télomères à pleine longueur de sorte que le zygote formé aura des télomères non raccourcis. Mais, dans le cas de Dolly, le noyau a été prélevé sur une cellule somatique et les télomères ne se sont donc pas allongés. L'âge de Dolly au moment de la naissance était donc l'âge de la mère à partir de laquelle le noyau a été prélevé.

Voir : Télomère


Le clonage de Dolly

J'ai décidé de faire du clonage l'un des premiers sujets de ce premier numéro de Science Explained, car les personnes qui ont créé Dolly sont des connaissances à moi. (Oui, je suis un compte-gouttes, n'est-ce pas?) A quelques kilomètres de chez moi vit Dolly, le premier clone de mammifère au monde sans compter les jumeaux identiques. (Ce sont aussi des clones.)
Ce qui différencie Dolly des vrais jumeaux, c'est qu'elle a grandi à partir d'une cellule prélevée sur un animal ADULTE ! De nombreux scientifiques brillants et respectés ont déclaré que cela ne pouvait pas être fait. Le Dr Ian Wilmut, responsable du laboratoire qui a créé Dolly, admet qu'il avait des doutes. Cependant, le travail acharné et la pensée imaginative de son personnel ont rendu tout cela possible.

Comment ont-ils fait et qu'ont-ils fait ?

Tout d'abord un peu de contexte pour vous enseigner les bases de la biologie du développement.
Un ovocyte (prononcé "oh-oh-sight") est un œuf non fécondé et il n'a aucune chance de devenir un animal à moins qu'il ne soit fécondé. Un œuf récemment fécondé est appelé zygote (prononcé "zye-chèvre"). C'est drôle comme les deux dernières lettres de l'alphabet décrivent la première étape d'un animal individuel. Par exemple, un zygote de grenouille se divise normalement et se développe en un animal complet, un têtard. Plus tard, ce têtard deviendra une grenouille adulte.

Une cellule de l'intestin d'une grenouille doit toujours rester une cellule d'intestin de grenouille car elle s'est "différenciée". La différenciation est le processus naturel par lequel les cellules se spécialisent en un certain type de cellule. Au fur et à mesure qu'un embryon de grenouille grandit et se développe, ses cellules se différencient en cellules nerveuses, cellules sanguines, cellules adipeuses et de nombreux autres types de cellules. C'est cela la différenciation. La différenciation est importante car sans elle, un animal ne pourrait jamais être qu'une goutte de cellules non spécialisées. Lorsqu'une masse de cellules embryonnaires se divise et se différencie, elles "créent" l'animal. Cet incroyable processus de différenciation transforme les zygotes en animaux et tout est contrôlé par les gènes. Bien que le processus exact soit encore mal compris, les scientifiques s'accordent à dire que la différenciation doit avoir quelque chose à voir avec les changements dans le noyau des cellules. Vous vous souviendrez peut-être que le noyau est la partie de la cellule contenant le matériel génétique (l'ADN tout enroulé dans des structures organisées appelées chromosomes).

Qu'est-ce que les cellules de grenouille ont à voir avec Dolly ?

Comme la plupart des "percées" scientifiques, les travaux antérieurs effectués par d'autres ont fourni la base sur laquelle essayer quelque chose de nouveau.
Il y a des décennies, un homme du nom de Gurdon a développé la méthode du "transfert nucléaire". Il s'agit d'un processus en deux étapes.

Il a d'abord utilisé des aiguilles délicates et un bon microscope pour aspirer le noyau d'un ovocyte de grenouille, produisant un "ovocyte nucléé". (C'est un ovocyte sans noyau.) Une fois le matériel génétique retiré, l'ovocyte énucléé ne se diviserait ni ne se différencierait même s'il était fécondé. Ce n'était pas une surprise. (Une cellule n'est rien sans son noyau.)

Mais les résultats de la deuxième étape de Gurdon ont choqué beaucoup de gens ! Il a utilisé le même équipement et les mêmes compétences pour transférer le noyau d'une cellule intestinale de grenouille dans un ovocyte énucléé. C'est le transfert nucléaire, le transfert d'un noyau d'une cellule à une autre, créant une "nouvelle cellule" avec un noyau différent. Beaucoup de ces nouvelles cellules créées par Gurdon se sont comportées comme un zygote. Ils se sont divisés et divisés et divisés comme un embryon en développement normal, produisant une boule de cellules. Et cette boule de cellules différenciées ! Les cellules nerveuses, les cellules de la peau, les cellules sanguines sont apparues exactement comme elles le feraient dans un embryon normal. Après la durée normale, Gurdon avait des têtards ! Parce que les têtards provenaient tous des cellules intestinales du même adulte, ils avaient tous le même matériel génétique. Ils étaient donc tous des clones, des vrais jumeaux l'un de l'autre. Mais contrairement aux jumeaux identiques normaux, ils étaient fabriqués à partir de cellules différenciées.

Gurdon avait prouvé quelque chose que de nombreux scientifiques avaient discuté. Il a prouvé que la différenciation était RÉVERSIBLE. La méthode de transfert nucléaire de Gurdon a fait reculer les aiguilles du temps, dans un sens développemental. La méthode de transfert nucléaire de Gurdon a fait des clones à partir de cellules adultes !

Naturellement, cela a amené de nombreux scientifiques à penser au clonage. Mais il y avait deux problèmes.

Premièrement, les têtards transférés par le nucléaire de Gurdon ne sont jamais devenus des grenouilles ! D'autres personnes ont répété ses expériences et ont obtenu des résultats similaires. Le transfert nucléaire ne pouvait pas cloner des grenouilles à partir de cellules de grenouilles, vous n'aviez que des têtards. Personne ne savait pourquoi. Encore aujourd'hui, personne ne sait pourquoi les têtards fabriqués par transfert nucléaire meurent au lieu de devenir des grenouilles. Bizarre.

Le deuxième problème était que la méthode de Gurdon semblait ne fonctionner qu'avec des grenouilles (ou peut-être devrais-je dire "tadpoles"). Lorsque les scientifiques ont essayé le transfert nucléaire avec des souris, du bétail ou même n'importe quel mammifère, ils n'ont abouti à rien. Les "nouvelles cellules" se sont parfois divisées plusieurs fois, mais pas pour longtemps et aucune d'entre elles ne s'est différenciée correctement. Vous ne pouviez tout simplement pas cloner des mammifères. Au début des années 1980, la plupart des scientifiques ont accepté l'idée que quelque chose de très spécial permet aux grenouilles d'être (partiellement) clonées (en têtards). Quel que soit ce processus, il n'a pas été trouvé chez les mammifères. Les manuels l'ont dit très clairement. La différenciation était (en quelque sorte) réversible chez les grenouilles mais pas chez les mammifères.

Alors, qu'ont fait exactement les scientifiques de l'Institut Roslin ?

Eh bien, Keith Campbell, un collègue travaillant pour le Dr Wilmut, a pensé que le cycle cellulaire avait peut-être quelque chose à voir avec ce problème de clonage.

Le cycle cellulaire est souvent décrit comme un cercle de vie et de division cellulaire, mais je pense que cela peut être un peu déroutant pour certaines personnes, alors essayons de nous rappeler que par "cycle", nous entendons que cela se produit encore et encore.
Une cellule se divise en deux « cellules filles » et ces deux cellules vivent, « se nourrissent », se développent, copient leur matériel génétique et se divisent à nouveau, produisant deux autres cellules filles. Parce que chaque cellule fille a une copie des mêmes gènes dans son noyau, les cellules filles sont des "clones" les unes des autres, tout comme des jumeaux identiques. Ce "jumelage" continue indéfiniment à chaque cycle cellulaire. C'est un processus naturel.

Le cycle cellulaire fascine les biologistes. Des cycles cellulaires très rapides se produisent au cours du développement, obligeant une seule cellule à se reproduire de nombreuses fois au fur et à mesure qu'elle grandit et se différencie en un embryon. Certains cycles cellulaires très rapides se produisent également chez les animaux adultes. Les cellules des cheveux, de la peau et des intestins ont des cycles cellulaires très rapides pour remplacer les cellules qui meurent naturellement. Et le cancer est une maladie causée par un cycle cellulaire incontrôlable. Il n'est pas étonnant que les biologistes pensent que le cycle cellulaire est si important.

Mais il existe une sorte de "place de stationnement" dans le cycle cellulaire appelée "quiescence" (prononcé "quotkwee-S-ence"). Une cellule quiescente ("kwee-S-cent") a quitté le cycle cellulaire, elle a cessé de se diviser. Les cellules quiescentes peuvent réintégrer le cycle cellulaire plus tard, ou non. Cela dépend du type de cellule. La plupart des cellules nerveuses restent inactives pour toujours. D'autre part, certaines cellules quiescentes peuvent plus tard réintégrer le cycle cellulaire afin de fabriquer plus de cellules. (Par exemple, lorsqu'une jeune fille commence à développer des seins.)

De nombreux biologistes (dont moi-même) pensaient que pour faire un clone, il fallait transférer le noyau d'une cellule à division rapide. C'était logique parce que les cellules à cycle rapide sont exactement ce qui fait grandir un embryon. En outre, les cellules intestinales utilisées pour fabriquer les clones de têtards étaient des cellules à cycle rapide. De nombreux biologistes ont essayé de créer des clones en transférant le noyau de cellules à division rapide, mais toutes ces expériences ont échoué. (J'ai essayé d'injecter les cellules à croissance rapide de plumes de poulet dans des œufs de poule dans l'espoir de cloner des oiseaux, mais cela n'a pas fonctionné.)

Keith (Dr Campbell) y a pensé d'une manière différente. Il se demanda si un noyau au repos serait un meilleur donneur. Certes, ce n'était pas un cycle (c'est ce qui le rend inactif, par définition) mais Keith a pensé que c'était peut-être ce dont le noyau avait besoin pour qu'il soit transféré avec succès. Peut-être que la cellule a besoin de temps pour « se reposer » avant de commencer à créer un tout nouvel animal. Peut-être que le noyau a besoin de temps, beaucoup de temps, pour mettre son ADN en ordre. Peut-être.
Peut-être que des cellules au repos fonctionneraient !

Ils l'ont donc essayé avec des cellules de mouton.
Les gens de l'Institut Roslin travaillent beaucoup avec les moutons dans le cadre de leur partenariat avec une société appelée Pharmaceutical Proteins Limited Therapeutics (PPL Therapeutics). Auparavant, ils avaient fait des moutons transgéniques (des moutons avec des gènes humains transférés en eux, mais c'est une autre histoire).
Ils ont utilisé des cellules provenant des glandes mammaires (seins) d'un mouton adulte pour le noyau "donneur". Ils ont fait croître les cellules en culture tissulaire, une situation artificielle couramment utilisée dans les laboratoires pour cultiver un grand nombre de cellules dans des bouteilles. La culture tissulaire permet aux scientifiques de manipuler les cellules et de modifier leurs caractéristiques. C'est exactement ce que le Dr Campbell a fait. Il a « affamé » les cellules de nutriments importants et les cellules ont cessé de croître et de se diviser. Ils sont devenus calmes. (Keith savait qu'ils deviendraient silencieux lorsqu'ils seraient privés de nutriments, car d'autres chercheurs l'avaient prouvé il y a des années, mais peu de gens s'en souciaient vraiment, car qui a besoin de cellules quiescentes ?)

Oui, mais créer Dolly n'a pas été facile.
En utilisant des techniques similaires à celles utilisées il y a 20 ans par Gurdon, Bill Ritchie (un technicien travaillant avec le Dr Campbell) a retiré le noyau d'un ovocyte prélevé sur une brebis écossaise Blackface.
(Les brebis sont des brebis. La race Scottish Blackface est une race de mouton courante en Écosse, facilement identifiable par sa face noire.)

Les ovocytes ont une "enveloppe" de protéines et de fibres (appelée zone pellucide) et c'est à travers cette couche protectrice que Bill a injecté le noyau d'une cellule mammaire quiescente dans l'ovocyte énucléé. Ce noyau cellulaire provenait d'une autre race de moutons appelée Finn Dorset, qui se trouve être une race de moutons d'un blanc pur. Il a ensuite utilisé une minuscule impulsion électrique pour faire fusionner le nouveau noyau avec le cytoplasme de l'ovocyte énucléé. (Le cytoplasme est la solution à l'intérieur de la cellule.) Cette électricité aide également les cellules à « lancer » dans « l'activité » afin qu'elles soient plus susceptibles de se diviser. Cette nouvelle cellule fusionnée (contenant le noyau de la cellule mammaire Finn Dorset dans le cytoplasme d'un ovocyte Blackface précédemment énucléé) a été transférée dans la "chambre" reproductive d'une brebis Blackface (la même race qui a fourni l'ovocyte).

Bill et ses collègues chercheurs ont ensuite répété ce processus 276 fois ! C'est vrai, 276 fois.

Je t'ai dit que ce n'était pas facile.

Après 148 jours, une durée normale pour la race de moutons Finn Dorset, Dolly est née (5 juillet 1996).

Comme vous pouvez le voir, c'est une Finn Dorset en bonne santé et d'apparence normale. (Dolly est la petite à gauche) née d'une brebis Blackface (sa mère est à droite). Cela prouve que Dolly n'était pas le produit d'un accouplement sournois. La mère Blackface de Dolly ne pouvait pas produire un mouton à face blanche, peu importe qui était le père. (Cela a à voir avec la génétique des races de moutons.) Mais juste pour être sûr, les scientifiques ont "empreintes" l'ADN de Dolly et de sa "maman" et ont prouvé que l'ADN de Dolly correspondait aux cellules de la culture tissulaire, pas aux cellules de la brebis qui a donné naissance à sa.



Dolly le mouton

La brebis Dolly (5 juillet 1996 – 14 février 2003) a été le premier animal à être cloné à partir d'une cellule somatique adulte, en utilisant le processus de transfert nucléaire.

La cellule utilisée comme donneur pour le clonage de Dolly a été prélevée sur une glande mammaire, et la production d'un clone sain a donc prouvé qu'une cellule prélevée sur une partie spécifique du corps pouvait recréer un individu entier.

Plus précisément, la production de Dolly a montré que des cellules somatiques différenciées matures dans le corps d'un animal adulte pouvaient, dans certaines circonstances, revenir à une forme pluripotente indifférenciée puis se développer en n'importe quelle partie d'un animal.

Comme Dolly a été clonée à partir d'une partie d'une glande mammaire, elle a été nommée d'après la célèbre chanteuse country western aux gros seins Dolly Parton.

Naissance

Dolly était le résultat final d'un long programme de recherche financé par le gouvernement britannique à l'Institut Roslin en Écosse. Cela a utilisé la technique du transfert nucléaire de cellules somatiques, où le noyau cellulaire d'une cellule adulte est transféré dans un ovocyte non fécondé dont le noyau a été retiré. La cellule hybride est ensuite stimulée pour se diviser par un choc électrique, et le blastocyste qui est finalement produit est implanté dans une mère porteuse.

L'année précédente, la même équipe avait produit des moutons clonés à partir de cellules embryonnaires, mais cela n'était pas considéré comme une percée puisque des animaux clonés adultes avaient été produits à partir de tissus embryonnaires dès 1958, en utilisant des cellules de la grenouille Xenopus laevis.

Dolly a été le premier clone produit à partir d'une cellule prélevée sur un animal adulte. Cependant, ce processus de clonage est toujours très inefficace, Dolly étant le seul agneau à avoir survécu à l'âge adulte après 277 tentatives. Elle est également reconnue comme l'un des principaux tremplins dans le développement de la biologie moderne.


Processus de clonage de Dolly la brebis

Dolly a vécu toute sa vie à l'Institut Roslin. Là, elle a été élevée avec un bélier Welsh Mountain et a produit six agneaux au total. Son premier agneau, Bonnie, est né au printemps 1998.

L'année suivante, Dolly a produit des agneaux jumeaux et elle a donné naissance à des triplés l'année suivante. À l'automne 2001, à l'âge de cinq ans, Dolly a développé de l'arthrite et a commencé à marcher avec raideur, mais cela a été traité avec succès avec des médicaments anti-inflammatoires.

Le 14 février 2003, Dolly a été euthanasiée en raison d'une maladie pulmonaire progressive. Un Finn Dorset comme Dolly a une espérance de vie d'environ 12 à 15 ans, mais Dolly n'a vécu que six ans.

Une autopsie a montré qu'elle souffrait d'une forme de cancer du poumon appelée Jaagsiekte, une maladie assez courante chez les moutons et causée par le rétrovirus JSRV.

Cependant, certains pensent qu'un facteur ayant contribué à la mort de Dolly était qu'elle aurait pu naître avec un âge génétique de six ans, le même âge que le mouton à partir duquel elle a été clonée. L'une des bases de cette idée était la découverte que les télomères de Dolly étaient courts, ce qui est généralement le résultat du processus de vieillissement.

Cependant, l'Institut Roslin a déclaré qu'un examen médical intensif n'avait révélé aucune anomalie chez Dolly qui aurait pu provenir d'un vieillissement avancé.

Héritage

Après que le clonage a été démontré avec succès grâce à la production de Dolly, de nombreux autres grands mammifères ont été clonés, notamment des chevaux et des taureaux.

Le clonage est maintenant considéré comme un outil prometteur pour la préservation des espèces menacées et peut être important dans la future production de bétail transgénique.

La plupart des professionnels de la conservation animale soulignent que le clonage ne résout pas les problèmes de perte de diversité génétique (voir consanguinité) et d'habitat, et doit donc être considéré pour le moment comme une technologie expérimentale, et dans l'ensemble, n'en vaudrait que rarement le coût, qui sur une base individuelle dépasse de loin les techniques conventionnelles telles que l'élevage en captivité ou le transfert d'embryons.

La tentative de cloner des moutons argali n'a pas produit d'embryons viables. La tentative de cloner un taureau banteng a été plus fructueuse, de même que les tentatives de cloner le mouflon, les deux résultant en une progéniture viable.

L'exemple du banteng est un cas illustrant les circonstances dans lesquelles les incertitudes des tentatives de clonage sont compensées par les avantages. Le chien cloné Snuppy a malheureusement été associé au scandale coréen des cellules souches impliquant Hwang Woo-Suk.


Plus que des 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 retarder la croissance. Ces types de mode de vie, la nutrition ou les effets de la maladie peuvent influencer les gènes qui sont activés ou désactivés chez un individu. On les appelle effets épigénétiques. Même si tout le matériel génétique peut être le même dans deux clones identiques, ils peuvent ne pas exprimer tous les mêmes gènes.

Considérez la pratique du clonage des chevaux de course gagnants. Les clones de gagnants seront parfois aussi des gagnants - mais la plupart du temps, ils ne le sont pas. En effet, 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 qu'un cheval de course gagnant a connu 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 engendre une proportion élevée de chevaux vainqueurs de course aboutira de manière très fiable à un clone qui engendre de la même manière des gagnants. 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 étant généralement réalisée par un fort choc électrique. La plupart des 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 jusqu'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.)

Des améliorations récentes dans les procédures de clonage ont considérablement réduit ces anomalies, qui se produisent également avec la reproduction naturelle, mais à une incidence beaucoup plus faible.


Depuis Dolly

Depuis 1996, date de naissance de Dolly, d'autres moutons ont été clonés à partir de cellules adultes, tout comme des chats, des lapins, des chevaux et des ânes, des porcs, des chèvres et des bovins. En 2004, une souris a été clonée à l'aide d'un noyau provenant d'un neurone olfactif, montrant que le noyau du donneur peut provenir d'un tissu du corps qui ne se divise pas normalement.

Les améliorations de la technique ont fait que le clonage d'animaux est devenu moins cher et plus fiable. Cela a créé un marché pour les services commerciaux proposant de cloner des animaux de compagnie ou du bétail d'élevage d'élite, mais toujours avec un prix de 100 000 $.

Les progrès réalisés grâce au clonage d'animaux ont conduit à une nouvelle thérapie potentielle pour empêcher la transmission des maladies mitochondriales chez l'homme de la mère à l'enfant. Environ 1 personne sur 6000 naît avec des mitochondries défectueuses, ce qui peut entraîner des maladies comme la dystrophie musculaire. Pour éviter cela, le matériel génétique de l'embryon est extrait et placé dans un ovule donné par une autre femme, qui contient des mitochondries fonctionnelles. C'est le même processus que celui utilisé pour le clonage de cellules embryonnaires d'animaux. Sans cette intervention, les mitochondries défectueuses passeront certainement à la génération suivante.

Le traitement n'est actuellement pas autorisé pour une utilisation chez l'homme. Cependant, la Human Fertilization & Embryology Authority au Royaume-Uni a signalé que le public est généralement favorable à la légalisation de la thérapie et à sa mise à disposition des patients.


L'héritage scientifique du mouton cloné Dolly perdure

Dolly la brebis n'a vécu que sept ans, mais les avancées scientifiques issues de sa création perdurent.

Il y a vingt ans, des scientifiques britanniques ont présenté au monde Dolly la brebis, le premier mammifère cloné par transfert nucléaire. Elle n'a vécu que sept ans, mais les avancées scientifiques issues de sa création perdurent.

Dolly a été cloné en prenant une cellule corporelle de mouton A, fusionnant l'ADN de cette cellule avec un ovule dont le noyau a été retiré de mouton B.

Cette cellule fusionnée a été développée en un embryon qui a été placé dans l'utérus d'une mère porteuse, Sheep C.

L'agneau résultant, Dolly, était un clone du mouton A

Dolly a été le premier mammifère à être cloné à partir d'une cellule adulte, en utilisant ce processus, appelé transfert nucléaire de cellules somatiques (SCNT).

Dolly est décédée prématurément en 2003, après avoir développé de l'arthrose et une infection pulmonaire, ce qui fait craindre que les animaux clonés ne vieillissent plus rapidement que la progéniture normale.

Mais 20 ans plus tard, les chercheurs ont apaisé ces craintes en rapportant que 13 moutons clonés, dont quatre copies génomiques de Dolly, sont toujours en bonne forme entre sept et neuf ans, soit l'équivalent de 60 à 70 ans chez l'homme.

Le professeur Kevin Sinclair, professeur de biologie du développement à l'Université de Nottingham, qui « connaissait » Dolly et travaillait avec plusieurs de ses « frères et sœurs clones », a déclaré à Al Jazeera que le plus grand héritage de Dolly réside dans les progrès qu'elle a induits dans la recherche sur les cellules souches.

« Ce fut un changement radical dans notre compréhension du développement précoce qui a finalement conduit, plusieurs années plus tard, en 2006, à la découverte que vous pouvez réellement induire des cellules somatiques ou des cellules qui appartiennent au corps, vous pouvez les amener à devenir embryonnaires. cellules qui se divisent en d'autres types de cellules.

Depuis la naissance de Dolly, les scientifiques ont cloné plus de 20 espèces, dont des chevaux et des animaux domestiques. Mais, ils ont reculé devant le clonage d'un être humain.

"Je pense que la limite est que si nous allons utiliser des manipulations génétiques, nous devons être extrêmement prudents et nous devons rechercher les effets graves de la maladie à contrôler", Kerry Brown du Centre for Bioethics de l'Université de Toronto, a déclaré à Al Jazeera.

"Parce qu'avec beaucoup de ces choses, ce n'est pas seulement la personne sur laquelle vous effectuez une manipulation génétique, mais cela affecte potentiellement toutes les générations à venir."

Mais les scientifiques espèrent toujours utiliser la technologie de clonage qui a conduit à la naissance de Dolly pour guérir des maladies dévastatrices, telles que la maladie de Parkinson ou les lésions de la moelle épinière.

Les travaux sur la médecine des cellules souches ont été entravés dans le passé par des défis techniques, ainsi que des problèmes éthiques, mais ils ont reçu un coup de pouce il y a trois ans lorsque les biologistes ont finalement créé des cellules souches humaines en utilisant le même processus qui a produit Dolly.

Jusque-là, la source la plus naturelle de cellules souches humaines était les embryons humains issus d'un traitement de FIV, dont l'utilisation dans la recherche est controversée.

Dolly est maintenant en peluche et dans un musée écossais, mais la technologie qui a conduit à sa création donne toujours de l'espoir à des milliers de personnes.


Dolly est le nom d'un mouton qui a l'honneur d'être le premier mammifère cloné par un groupe de scientifiques en Écosse. Dolly est née le 5 juillet 1996 et elle est décédée en 2003. Elle a vécu 6 ans et demi, comme une brebis normale et active. Elle n'était pas si normale cependant, elle était un clone après tout.

Il existe plusieurs races de moutons dans le monde. Les moutons sur lesquels nous nous concentrons ici sont cependant faciles à retenir. Une race de mouton est le Scottish Blackface et l'autre est un Finn Dorset. Ce qui est facile avec ces noms, c'est que le Blackface a en fait un visage noir. Le Finn Dorset est tout blanc. Vous savez que le matériel génétique de nos cellules détermine notre apparence extérieure. Le visage noir du mouton Blackface est déterminé par son matériel génétique, ce qui signifie que vous pouvez vérifier qui possède ce matériel génétique en regardant simplement son visage ! Très facile!


Épilogue

En raison de leur nature fondamentale, les découvertes scientifiques dans les sciences fondamentales (par exemple, l'anesthésie, l'énergie atomique, l'ADN recombinant) conduisent parfois à des applications délétères imprévues. La connaissance en elle-même est amorale, mais les choix pour ses applications résident dans les décisions éthiques des humains. Le clonage, comme d'autres développements de la science fondamentale, a été initié pour rechercher de nouvelles connaissances fondamentales. En plus de fournir des informations sur le rôle du noyau au cours de la différenciation cellulaire, la procédure a également fourni un aperçu des aspects fondamentaux de la modification du phénotype du cancer, du rajeunissement des noyaux âgés par le cytoplasme de l'ovocyte, de la reprogrammation nucléaire et de l'empreinte génomique. Il continuera à apporter de nouvelles connaissances dans ces domaines et d'autres sujets fondamentaux. En tant que scientifiques ayant travaillé sur le clonage de grenouilles, nous sommes ravis de voir des décennies de recherche fondamentale aboutir à la production de mammifères clonés qui produiront des protéines humaines pour le soulagement des maladies humaines. Le clonage entraînera probablement l'amélioration génétique du bétail, la production de modèles animaux pour étudier et traiter les maladies humaines, et des sources de tissus et d'organes animaux pour la xénotransplantation à l'homme. Nous considérons que ces applications de clonage sont appropriées. En effet, ce sont les raisons pour lesquelles Dolly a été produit.

Une fois que Dolly est apparue, cependant, les médias d'information ont été absorbés par l'idée de cloner des adultes humains, ce qui a immédiatement stimulé un débat mondial parmi les éthiciens, les théologiens, les clercs, les avocats, les législateurs et, bien sûr, les laïcs. Nous n'avons pas l'intention de résumer les nombreuses propositions et convictions des autres, nous délimitons plutôt brièvement les raisons de notre conviction que le clonage humain est scientifiquement et éthiquement mal fondé. Nous définissons le clonage humain comme la tentative de produire un organisme humain par n'importe quelle procédure de clonage : isolement du blastomère, bissection (division) d'embryons préimplantatoires et transplantation nucléaire.

La transplantation nucléaire de cellules embryonnaires, fœtales ou adultes de toutes les espèces donne des animaux anormaux à une fréquence qui augmente avec l'âge de la cellule donneuse. Les échecs résultent d'une reprogrammation nucléaire incomplète et d'un échec de l'appariement du cycle cellulaire, bien que d'autres causes puissent dans certains cas être responsables. Les greffes nucléaires anormales de tous les stades du donneur arrêtent le développement à divers stades : transfert et activation nucléaires, clivage, organogenèse, têtard et juvénile. Chez les espèces vivipares, les embryons transplantés anormaux peuvent ne pas s'implanter et ceux qui s'implantent peuvent avorter à divers stades embryonnaires et fœtaux. Enfin, les greffes nucléaires qui naissent peuvent mourir peu après la naissance ou survivre avec des malformations congénitales. Les analyses d'embryons de transplantation nucléaire anormaux provenant de grenouilles, de souris, de bovins, de lapins et de porcs ont révélé des anomalies chromosomiques et/ou moléculaires qui pourraient expliquer les aberrations morphologiques (revue dans Di Berardino 1997a). De plus, même certaines blastules de grenouilles transplantées nucléaires normales dérivées de noyaux embryonnaires ou adultes contenaient des chromosomes anormaux dans certaines de leurs cellules, alors que les chromosomes d'autres cellules des mêmes blastules semblaient normaux. De tels cas créeraient de la confusion dans la surveillance des greffes nucléaires d'apparence normale pour une culture et un développement ultérieurs. Pour ces raisons, nous considérons que l'utilisation de tout type de cellules (pas seulement celles provenant d'adultes) pour le clonage humain est scientifiquement et éthiquement infondée.

Dans le cas de Dolly, elle a été le seul cas réussi sur 434 tentatives de fusion d'ovocytes et de cellules de donneur prélevées sur des cultures de glande mammaire. Même si le clonage de noyaux adultes devient beaucoup plus efficace, il y aura toujours des risques pour les humains. Par exemple, les cellules du donneur pourraient subir des mutations in situ dues aux radiations, aux produits chimiques et/ou au vieillissement au cours de la vie du donneur. Des mutations pourraient également survenir dans les cellules donneuses au cours de la culture cellulaire, un événement qui n'est pas inhabituel. Il y a encore d'autres préoccupations scientifiques. Le raccourcissement des télomères dans la cellule donneuse limitera-t-il la durée de vie du clone ? Les produits géniques stockés (ARN et protéines) dans les ovocytes de donneurs étrangers seront-ils toujours compatibles avec le noyau du donneur ? Enfin, il est important de considérer que la méiose, qui précède la reproduction sexuée, offre à l'homme une autre opportunité de réparation de l'ADN et ne doit donc pas être évitée en faveur de la reproduction asexuée (somatique). Pour toutes ces raisons, nous nous opposons au clonage humain.


Qu'est-il arrivé au clonage ?

C'était une journée glorieuse dans les collines au-dessus d'Édimbourg, en Écosse, lorsque de vieux amis et collègues scientifiques Ian Wilmut et Alan Trounson sont partis en randonnée il y a deux décennies. Haut au-dessus de la ville, Wilmut a confié qu'il avait un secret à partager. Dans le cadre d'une étude plus vaste, lui et plusieurs collègues avaient réussi à mettre au monde un agneau en laboratoire, non à partir d'ovules et de spermatozoïdes, mais à partir d'ADN prélevé sur une glande mammaire de mouton adulte. Ils avaient cloné un mammifère. &ldquoCrikey, j'ai été stupéfait,&rdquo dit Trounson, qui est maintenant&mdashas puis&mdasha biologiste des cellules souches à l'Université Monash à Melbourne, en Australie. Il se souvient s'être assis durement sur une pierre à proximité. C'était une journée chaude mais Trounson sentit un frisson l'envahir lorsqu'il réalisa les implications. &ldquoCela a tout changé.&rdquo

Cloner un mammifère a défié le dogme scientifique de son époque. Le succès a conduit à des prédictions terribles et fantastiques : les humains seraient clonés. Les maladies seraient évitées. Les enfants perdus renaissaient. Aujourd'hui, deux décennies après la naissance de Dolly le 5 juillet 1996, l'impact du clonage sur la science fondamentale a dépassé les attentes alors que la réalité de ce qu'on appelle techniquement le transfert nucléaire, la forme de clonage utilisée avec Dolly, a largement disparu de la conscience publique.

En 2016, le clonage d'une personne reste irréalisable, sans bénéfice scientifique et avec un niveau de risque inacceptable, affirment plusieurs scientifiques. La plupart ne connaissent personne, même en considérant l'exploit. Et le clonage d'animaux reste limité, même s'il est vraisemblablement en augmentation. Certains clonages agricoles sont utilisés aux États-Unis et en Chine pour capitaliser sur les gènes de quelques spécimens extraordinaires, selon les scientifiques, mais le Parlement européen a voté l'année dernière pour interdire le clonage d'animaux à des fins alimentaires. Un scientifique en Corée du Sud facture 100 000 $ pour cloner des animaux de compagnie, bien que le niveau de demande pour le service ne soit pas clair.

Cloning&rsquos biggest impact, several researchers say, has been in the stem cell advances it has sparked. Stem cell biologist Shinya Yamanaka said via e-mail that Dolly&rsquos cloning motivated him to begin developing stem cells derived from adult cells&mdashan accomplishment that won him a Nobel Prize in 2012. &ldquoDolly the Sheep told me that nuclear reprogramming is possible even in mammalian cells and encouraged me to start my own project, wrote Yamanaka, who splits his time between the University of California, San Francisco, and the Center for iPS Cell Research and Application (CiRA) at Kyoto University in Japan, which he directs. He used adult cells&mdashfirst in mice, although the technique is now feasible in human cells&mdashto make stem cells that can form a wide range of other cells, essentially turning their cellular clocks back to infancy so they could mature into different adults. Because they are artificially created and can have a variety of futures, they are called induced pluripotent stem (or iPS) cells. The rise of these iPS cells has reduced the need for embryonic stem cells&mdashwhich have long caused ethical concerns for some&mdashand iPS cells now form the basis for most of today&rsquos stem cell research.

Dolly&rsquos birth was transformative because it proved that the nucleus of the adult cell had all the DNA necessary to give rise to another animal, says stem cell biologist Robin Lovell-Badge, head of the Division of Stem Cell Biology and Developmental Genetics at the Francis Crick Institute in London. Previous researchers had derived adult frogs from embryonic frog cells or embryonic frog cells from adults&mdashat which point their development stalled. &ldquoDolly was the first example of taking an adult cell and getting an adult,&rdquo Lovell-Badge says. &ldquoThat meant you could reprogram an adult cell nucleus back to an embryonic stage.&rdquo

Dolly died on February 14, 2003, at age six from a lung infection common among animals who are not given access to the outdoors. It probably had nothing to do with her being a cloned animal, says Wilmut, now an emeritus professor at the The Roslin Institute at the University of Edinburgh where he did his initial work.

The sheep, made from breast cells, was famously named after Dolly Parton, the American singer known for her large chest as well as her voice. &ldquoIt wasn&rsquot meant to be disrespectful to the lady in question or to women in general,&rdquo Wilmut said recently, of the name suggested by a stockman. Rather, it helped humanize a research project that might otherwise have seemed detached from everyday life. &ldquoScience and its presentation can sometimes look terribly serious,&rdquo he said. &ldquoI think it was good for us&mdashit made us look human.&rdquo

Wilmut admits Dolly&rsquos birth was a lucky accident. He and his colleagues were trying to make clones from fetal cells and used adult ones as experimental controls&mdashnot expecting that they would actually generate an embryo of their own. &ldquoWe didn&rsquot set out to clone adult cells. We set out to work with&mdashideally&mdashembryonic stem cells or things like that,&rdquo Wilmut says. &ldquoBeing successful with adult cells was a very considerable, unexpected bonus.&rdquo

The initial aim of the research was to use an animal&rsquos milk production system as a factory of sorts, manufacturing proteins to treat human diseases. But interest in that idea has declined with the rise of inexpensive synthetic chemicals.

Wilmut says he thinks it would be possible to clone a human&mdashbut highly unadvisable. The cloning technique used to create Dolly has been shown not to work in primates. He believes it could be possible using other techniques but said he is vehemently opposed to the idea of cloning a person. &ldquoJust because it may now work in the sense of producing offspring doesn&rsquot mean to say we should do it,&rdquo he says. &ldquoThe likelihood is you would get pregnancy losses, abnormal births.&rdquo For example, one of the lambs his lab cloned soon after Dolly developed lung problems that caused it to hyperventilate and regularly pass out. &ldquoIt was distressing enough to see that in an animal,&rdquo he says. &ldquoI wouldn&rsquot want to be the person who looked a cloned child in the face and said &lsquovery sorry.&rsquo&rdquo With recent advances in gene-editing technology, the need for cloning to correct genetic errors will decline even further, he notes. &ldquoThere&rsquos even less reason for doing it now than before.&rdquo.

Trounson says he believes there is a large market for cloned livestock embryos. &ldquoIt&rsquos pretty busy out there, kind of surprisingly and below the surface,&rdquo he says. &ldquoThe benefits genomically for production excellence and driving up production parameters is very good,&rdquo adds Trounson, who recently stepped down after six years as president of the California Institute for Regenerative Medicine, a state agency that provides loans and grants for stem cell research. &ldquoThat&rsquos probably the driver that has kept companies doing it in the U.S.&rdquo

The U.S. government decided in 2008 that there were no discernable differences between cloned and noncloned cows, goats and pigs, so it allowed the process in those animals, although mainly for breeding rather than meat production. In China a company called Boyalife Group has plans to produce at least 100,0000 cloned beef cattle&mdasha fraction of the total number of animals slaughtered each year in that country, a company spokesperson wrote via e-mail. &ldquoWe might be at the best time to advance this technology into applications from both a technology perspective and from a market perspective [in China].&rdquo

Theoretically, cloning could also be used to bring back endangered species. There has been talk of using it to restore woolly mammoths, giant pandas and even Neandertals&mdashideas Lovell-Badge dismisses as &ldquofairly silly.&rdquo Trounson says he still has a stash of skin samples from critically endangered northern hairy-nosed wombats stored in liquid nitrogen, in case someone ever wants to attempt to restore the species&rsquos numbers. Clones, however, are created by taking an adult cell and fusing it to a recipient egg cell. Making a clone requires an intact nucleus, which would not be available for most extinct species.

Several researchers are now using cloning techniques to produce embryonic stem cells, thereby avoiding the need to collect new embryos. So-called somatic cell nuclear transfer may help researchers better understand early human embryogenesis and stem cell biology, according to Paul Knoepfler, a biologist at the University of California, Davis, who is not directly involved in the work. Knoepfler wrote via e-mail that he does not &ldquosee any imminent therapeutic benefit [to that work], but that could change in the future.&rdquo

The idea of cloning a deceased loved one&mdashhuman or pet&mdashhas fallen out of favor in part because of the recognition that environment affects behavior. The genetics might be the same but would a clone still be the same lovable individual? &ldquoYou&rsquore never going to get Tibble back, or whatever,&rdquo Lovell-Badge says, noting that he thinks the idea of cloning a pet is &ldquostupid.&rdquo He adds, &ldquoThe only possible use that I can sort of vaguely think of is if you have a particular valuable dog,&rdquo with skills like super-sniffing that scientists would want to determine was inborn or behavioral.

Lovell-Badge is even more dismissive of the idea of cloning a person. &ldquoWe&rsquod have to know an awful lot more about reprogramming and how to make it 100 percent efficient,&rdquo he says. &ldquoI have never thought of a good enough reason for a human being.&rdquo


Spry Dolly Siblings Could Make Clone Skeptics Sheepish

Twenty years after the birth of Dolly the sheep, cloning remains controversial and little-used. But now a new study, started in the lab that made Dolly famous, may reduce some of that controversy by showing that cloned sheep that make it through early life healthy will likely remain that way indefinitely.

The study followed into late middle age four Dolly clones&mdashDebbie, Denise, Dianna and Daisy, all derived from frozen cells from the same mammary gland as Dolly was&mdashand nine sheep of other species. The 13 sheep are now all over nine years old, the sheep equivalent of a person&rsquos seventh or eighth decade. And they are all indistinguishable from &ldquonormal&rdquo animals according to scans of their bones, readings of their blood sugar levels and detailed blood pressure monitoring. &ldquoWe can say these are perfectly normal,&rdquo says Kevin Sinclair, first author on the paper, published Tuesday in Communication Nature.

Cloning is still significantly less efficient than normal breeding. Only as few as one or two out of 100 cloned embryos might develop normally into a live animal. But the new study shows that if a cloned animal survives pregnancy and the first few weeks of life, it is likely to be just as healthy as other animals of its breed. &ldquo[This study] tells us that it is possible for a small proportion of cells to produce normal offspring which would be indistinguishable from animals that were conceived naturally,&rdquo says Sinclair, a developmental biologist at the University of Nottingham, which was involved in Dolly&rsquos creation.

Dolly&rsquos successful birth on July 5, 1996, proved that the DNA of an adult cell could be reset to a different purpose. This led to an explosion of interest in stem cells, and a Nobel-winning discovery that differentiated cells could be turned back into multi-purpose stem cells.

Dolly died prematurely, which gave rise to the impression that cloned animals have shorter lifespans. But Sinclair says she died from a contagious illness that spread through the flock&mdashnot because of any weakness inherent in clones. She did have some arthritis in her knees, but geneticist Helen Sang at the Roslin Institute, where Dolly was born, says any sheep who was kept inside as much as Dolly was&mdashand fed as many treats by photographers hoping for a good picture&mdashwould be subject to joint problems.

Cloning has not massively taken off in the years since Dolly, largely because of its inefficiency and due to public wariness, researchers say. The practice is used in some countries to retain farm animal traits that are considered particularly useful, like parasite resistance or climate hardiness. In Europe, public concerns over cloning have led to a ban against allowing animals that have been cloned&mdashor their descendants&mdashinto the food supply. Some scientists believe cloning could also be used to shore up endangered species, using recovered or stored DNA.

When it was first explored, cloning was also thought to have medical potential&mdashthe initial idea was to get cloned animals to produce therapeutic proteins in their milk that could be used to treat human diseases. Now most people think gene editing will be far more useful. Still, several researchers say they hope the new study will help counter the European public&rsquos dim view of cloning.

&ldquoHere we have such a negative perception about cloning, so something positive is very welcome,&rdquo says Pasqualino Loi, a veterinarian and reproductive biologist at the Università degli Studi di Teramo in Italy, who was on the team that created Dolly. Loi, who says research funding in Europe is a struggle because of the food-supply ban, is trying to improve the efficiency of cloning by making donor cells more closely resemble sperm cells.

Keith Campbell, a key member of the team that cloned Dolly, bred the 13 other sheep back in 2007 at the University of Nottingham. He died in 2012, at age 58, of suicide. Sinclair says the university asked him after Campbell&rsquos death if the sheep had any scientific value and if he wanted to take over their care. &ldquoI don&rsquot know what [Keith] had in mind for them,&rdquo Sinclair says.

He decided that watching the sheep age would provide the first scientifically rigorous review of the aging of cloned animals, leading to this new study. He now wants to follow the sheep for their last year or so of life and see whether they are as normal at the molecular level as they are in terms of behavior and performance measures. &ldquoEven if we pick up minor differences at the molecular or cellular level, the conclusion is, &lsquoSo what?&rsquo&rdquo Sinclair says. &ldquoWe&rsquore not picking up any problems that are causing these animals any distress.&rdquo

Shoukhrat Mitalipov, a reproductive biologist at Oregon Health Sciences University in Portland, adds that he is glad his friend&rsquos work has survived him. &ldquoWe learned so much from Keith,&rdquo he says. &ldquoI&rsquom very happy that there&rsquos still publications coming out from the work he contributed.&rdquo