Génie génétique

Génie génétique

Définition

Le génie génétique regroupe les techniques permettant d'isoler, modifier, transférer et exprimer un fragment d'ADN d'un organisme à un autre. Il repose sur l'universalité du code génétique : un gène humain peut être lu et traduit par une bactérie.

La boîte à outils

• Enzymes de restriction : endonucléases bactériennes coupant l'ADN à des sites palindromiques précis (EcoRI coupe G↓AATTC), générant des extrémités cohésives.
• ADN ligase : soude les fragments par liaison phosphodiester.
• Vecteurs : plasmides (pUC, pBR322) portant une origine de réplication, un site de clonage multiple et un gène de sélection (résistance à l'ampicilline) ; virus, BAC pour les grands fragments.
• Transcriptase inverse : synthèse d'ADNc à partir d'un ARNm, indispensable pour exprimer un gène eucaryote dans une bactérie (élimination des introns).
• PCR : amplification exponentielle d'une séquence par cycles de dénaturation (95 °C), hybridation d'amorces (50-65 °C) et élongation par la Taq polymérase (72 °C). En n cycles, une molécule donne théoriquement 2^n copies : 30 cycles ≈ 10⁹.
• CRISPR-Cas9 : la nucléase Cas9 guidée par un ARN de 20 nucléotides coupe l'ADN à une position choisie ; la réparation cellulaire permet inactivation ou insertion ciblée. Prix Nobel de chimie 2020 (Charpentier, Doudna).

Protocole type : produire de l'insuline humaine

1. Obtenir l'ADNc de la préproinsuline par transcription inverse de l'ARNm pancréatique.
2. Couper vecteur et insert par la même enzyme de restriction.
3. Liguer, puis transformer Escherichia coli (choc thermique ou électroporation).
4. Étaler sur milieu additionné d'ampicilline : seules les bactéries transformées poussent.
5. Cribler les clones (PCR, séquençage), cultiver en fermenteur, purifier la protéine par chromatographie.

Contrôles et vérifications

L'électrophorèse sur gel d'agarose sépare les fragments selon leur taille (les petits migrent le plus loin) ; le marqueur de taille permet d'estimer la longueur en paires de bases. Le séquençage confirme l'absence de mutation introduite par la polymérase.

Applications et limites

Applications : insuline, hormone de croissance, vaccins recombinants, enzymes industrielles, plantes résistantes, thérapie génique (première autorisation d'un traitement CRISPR contre la drépanocytose en 2023). Limites et enjeux : effets hors cible de Cas9, dissémination des transgènes, brevetabilité du vivant, encadrement européen strict des OGM, interdiction de la modification germinale humaine.

À retenir

Le génie génétique est une chaîne opératoire : couper, assembler, introduire, sélectionner, vérifier, produire. Chaque étape a son outil enzymatique et son contrôle expérimental.