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GÉNIE GÉNÉTIQUE

La découverte, dans les années 1950, du rôle de l'ADN (acide désoxyribonucléique) et des gènes qu'il contient a donné naissance à une discipline appliquée nouvelle : le génie génétique. Fondé sur un ensemble de techniques, il a pour but d'étudier et d'exploiter les gènes, essentiellement dans les domaines médical, pharmaceutique et agroalimentaire. L'exploitation des gènes suppose que l'on puisse les isoler, déterminer leur structure et les introduire dans des cellules ou des organismes entiers afin de modifier leurs propriétés biologiques.

1.  Du gène à la protéine

Les gènes sont des messages codés dont le support moléculaire est l'ADN. Le décodage de ces messages se traduit par la synthèse de molécules, les protéines, dont chacune exerce une ou plusieurs fonctions précises dans les organismes vivants. Ces molécules qui sont de grande taille, sont toujours composées des mêmes éléments, les acides aminés (au nombre de vingt), dont l'ordre définit la structure de la protéine et son activité biologique. La succession des acides aminés est directement déterminée par la succession des bases nucléotidiques (A, C, G, T, pour, respectivement, adénine, cytosine, guanine et thymine) qui sont les constituants essentiels de l'ADN. Le code de correspondance entre les bases de l'ADN et les acides aminés, appelé le code génétique, est défini par la règle qui veut que trois bases successives (formant un codon) désignent un acide aminé précis des protéines (fig. 1 et 2). Il est important de noter que le code génétique est universel. Il a donc probablement été créé pour permettre le fonctionnement des premières bactéries et il s'est transmis sans modification jusqu'aux mammifères. C'est pour cette raison qu'il est possible de faire fonctionner un gène de bactérie dans une autre bactérie, une plante ou un animal et réciproquement.

La synthèse de chaque protéine est régulée de manière à répondre aux besoins de l'organisme. L'exemple de l'insuline, objet de la figure 1, illustre ce point. Les […]

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Pour citer cet article

Louis-Marie HOUDEBINE, « GÉNIE GÉNÉTIQUE  », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le  . URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/genie-genetique/

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TECHNIQUES DU GÉNIE GÉNÉTIQUE - (repères chronologiques)

Écrit par :  Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS

Découverte, par Werner Arber, des enzymes de restriction, enzymes bactériennes capables de couper l'ADN. Première utilisation, par Daniel Nathans, des enzymes de restriction comme ciseaux moléculaires : découpage de l'ADN du virus SV40. Mise au point, par Edwin Southern, d'une méthode de détection d'un gène par hybridation à l'aide d'une sonde nuc… Lire la suite
ANIMAUX MODÈLES, biologie

Écrit par :  Gabriel GACHELIN

Dans le chapitre " De l'animal expérimental à l'animal modèle"  : …  la fécondation in vitro chez l'homme menés au même moment) et leur réimplantation dans l'utérus. *C'est vers 1985 que l'application de ce savoir sur la manipulation des œufs aux méthodes de la génétique moléculaire (grâce à laquelle on peut produire des quantités significatives de l'ADN de gènes isolés) a permis de mettre au point la transgenèse… Lire la suite
ANTICORPS MONOCLONAUX

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Dans le chapitre "Molécules thérapeutiques"  : …  RFc), telles que les macrophages, les polynucléaires ou les cellules natural killer...). *Ces deux régions étant codées par des gènes différents, les chercheurs ont fabriqué des anticorps chimériques homme-souris en associant les gènes humains des régions constantes aux gènes de souris des régions variables de l'anticorps… Lire la suite
ASILOMAR CONFÉRENCE D' (1975)

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…  de cette conférence n'était pas simplement d'exposer les avancées dans leur domaine de recherche,* le génie génétique, bien que cela occupa la partie la plus importante de ce congrès, mais aussi de débattre sur les risques et la sûreté des expériences de ce domaine naissant. Dès juin 1973, lors d'un colloque scientifique sur les acides nucléiques… Lire la suite
BACTÉRIOLOGIE

Écrit par :  Jean-Michel ALONSOJacques BEJOTMichel DESMAZEAUDDidier LAVERGNEDaniel MAZIGH

Dans le chapitre "Modification génétique du métabolisme bactérien"  : …  d'obtenir des souches à croissance rapide ayant une forte productivité. Une récente technique du *génie génétique consiste à l'amplification des gènes en amenant les structures qui les portent à être répliquées rapidement. On multiplie ainsi les plasmides, petits morceaux d'ADN circulaires extrachromosomiques au nombre de 2 à 30 par… Lire la suite
BERG PAUL (1926- )

Écrit par :  Georges BRAM

…  gras et des protéines, puis dans la mise en évidence des ARN (acide ribonucléique) de transfert. *Il met au point, en 1972, une méthode permettant d'introduire des gènes sélectionnés dans des bactéries, ce qui conduit à faire produire par la bactérie modifiée la protéine caractéristique des cellules d'où provenaient les gènes introduits. Cette… Lire la suite
BIOÉTHIQUE - La protection du génome humain

Écrit par :  Noëlle LENOIR

…  », apparue dans les années 1970. À cette époque, en effet, fut mise au point la technique du* « génie génétique », qui permet de doter un être vivant d'une caractéristique nouvelle en modifiant son patrimoine génétique. Ce pouvoir nouveau de transformation du vivant conféré par la génétique, en provoquant l'inquiétude, y compris parmi les… Lire la suite
BIOLOGIE - Les pratiques interventionnelles

Écrit par :  François GROS

…  protocoles expérimentaux qui lui donnent la possibilité d'intervenir sur les organismes vivants au* niveau de leurs gènes : soit pour leur conférer de façon permanente et transmissible certaines propriétés physiologiques, métaboliques ou morphologiques non inhérentes à l'espèce (exemple : modifications transgéniques des micro-organismes, des… Lire la suite
BIOTECHNOLOGIES

Écrit par :  Pierre TAMBOURIN

Dans le chapitre "L'essor des biotechnologies"  : …  programmes internationaux de séquençage des génomes (génomique). Les outils moléculaires du* génie génétique (enzymes de restriction, polymérases, réverse transcriptase, ligases), découverts dans les années 1970, permettent de découper finement et spécifiquement la molécule d'ADN, de la copier, de la ressouder, etc. Il devient alors… Lire la suite
BREVETS SUR LE VIVANT - (repères chronologiques)

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DÉVELOPPEMENT (biologie) - Le développement végétal

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ÉLEVAGE

Écrit par :  André FELLouis-Marie HOUDEBINE

Dans le chapitre "L'élevage industriel"  : …  connaissance du monde vivant ainsi que les progrès de la recherche, notamment dans le domaine du *génie génétique, permettent d'aborder efficacement et de mieux maîtriser les problèmes rencontrés lors des différentes étapes de la production animale. Cela passe par l'amélioration des techniques d'élevage dans divers secteurs : la nutrition, la… Lire la suite
EMBRYOLOGIE

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Dans le chapitre "Manipulations cytologiques : l'œuf de souris"  : …  De plus en plus se développe* l'étude de l'embryologie de la souris, qui, grâce à l'existence de nombreuses mutations, constitue un outil génétique essentiel. En effet, les différentes souches mutantes permettent des études comparatives entre le développement normal et l'embryogenèse aberrante, et, ainsi, l'élucidation des mécanismes… Lire la suite
ENZYMES DE RESTRICTION

Écrit par :  Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS

  *Comment les bactéries, dépourvues de système immunitaire, se défendent-elles contre les virus (appelés aussi phages) qui les infectent ? C'est le Suisse Werner Arber (né en 1929), qui apporte le premier la réponse à cette question. En 1962, il découvre que des enzymes bactériennes sont capables de couper l'ADN du phage au… Lire la suite
GÉNÉTIQUE

Écrit par :  Axel KAHNPhilippe L'HÉRITIERMarguerite PICARD

Dans le chapitre "La génétique moléculaire"  : …  manipuler n'importe quel gène de n'importe quel organisme vivant. Du fait de sa « puissance », le *génie génétique devait bientôt quitter les laboratoires où il avait vu le jour pour pénétrer, et modifier, une très large gamme de secteurs d'activité : la quasi-totalité de la biologie, la médecine, la médecine légale, l'industrie, l'agriculture...… Lire la suite
GÉNOMIQUE - Théorie et applications

Écrit par :  Louis-Marie HOUDEBINE

*Avec la fin du xxe siècle, le génie génétique est entré dans sa maturité. Les techniques de base, définies dans le courant des années 1960, se sont perfectionnées, simplifiées et en partie automatisées. Les plus importantes sont : le clonage de gènes, l'amplification de gènes (PCR… Lire la suite
GÉNOMIQUE - Les fusions cellulaires

Écrit par :  Georges BARSKIMarc FELLOUSFrance LATRON

…  Ce mode de croisement est bien distinct de celui qui s'opère lors de la reproduction sexuelle.* Il constitue néanmoins une approche alternative et très fructueuse de la génétique moderne humaine. En 1960, Georges Barski et ses collaborateurs à l'institut Gustave-Roussy de Villejuif ont obtenu, dans les cultures mixtes in vitro de deux souches… Lire la suite
GÉNOMIQUE - Génome artificiel

Écrit par :  Gabriel GACHELIN

Le *20 mai 2010, des chercheurs du John Craig Venter Institute aux États-Unis ont publié en ligne, sur le site Internet de la revue américaine « Science », un article intitulé « Création d'une cellule bactérienne contrôlée par un génome synthétisé chimiquement ». Il ne s'agit pas de vie ou de cellule… Lire la suite
HÉRÉDITÉ

Écrit par :  Charles BABINETLuisa DANDOLOJean GAYONSimone GILGENKRANTZ

Dans le chapitre "Les manipulations génétiques"  : …  *À partir de 1965, des enzymes particulières sont découvertes qui deviennent des outils au service des biologistes moléculaires : couper et recoller des segments d'ADN devient possible, d'où le projet d'insérer un ADN étranger au sein d'une bactérie comme Escherichia coli. Mais ces « manipulations génétiques » suscitent aussitôt de grandes… Lire la suite
MÉDECINE - Morale médicale et bioéthique

Écrit par :  Jean BERNARD

Dans le chapitre "Maîtrise de l'hérédité"  : …  il serait bon de le connaître et d'affecter l'ouvrier fragile à un poste moins exposé. *Génie génétique. On sait depuis une vingtaine d'années transformer le patrimoine génétique d'un être vivant – en l'occurrence le colibacille –, rendre le colibacille résistant à tous les antibiotiques connus, l'obliger à transporter un virus de… Lire la suite
MICROBIOLOGIE

Écrit par :  Corinne DORELPhilippe LEJEUNEJean-Michel PANOFF

Dans le chapitre " La microbiologie alimentaire"  : …   Porphyridium cruentum) ou de l'éthanol (par exemple, Saccharomyces cerevisiae). *La production de composés pharmaceutiques comme l'insuline humaine peut nécessiter l'utilisation d'organismes microbiens génétiquement modifiés (O.G.M.) qui, dans le cas présent, sont exploités dans des conditions de confinement maîtrisable… Lire la suite
MULLIS KARY BANKS (1944- )

Écrit par :  Georges BRAM

…  un long parcours automobile, que Mullis eut l'idée de la découverte qui allait faire sa renommée. *Le problème qui le préoccupait était de trouver une méthode permettant d'identifier des gènes ou d'autres fragments d'un acide désoxyribonucléique (ADN), à partir d'une très petite quantité de substance. La méthode P.C.R. (polymerase chainLire la suite
NUCLÉIQUES ACIDES

Écrit par :  Jacques KRUHEthel MOUSTACCHIMichel PRIVAT DE GARILHEAlain SARASIN

Dans le chapitre "Rôle de l'acide désoxyribonucléique"  : …  de souris et, depuis ces premiers résultats, tout un champ d'investigation s'est constitué *(génie génétique). De telles réalisations ont permis de donner des arguments indiscutables sur le rôle de l'ADN. On a pu isoler des gènes (ou synthétiser des fragments d'ADN) contenant le code d'une protéine. Le fragment d'ADN a été combiné à de l'… Lire la suite
O.G.M. - Production et utilisation

Écrit par :  Louis-Marie HOUDEBINE

Dans le chapitre "De la découverte des gènes au génie génétique"  : …  enchaînement de toutes les bases d'un génome. Ces opérations sont appelées séquençages des génomes. *Il est également possible, en principe, de manipuler l'ADN. Couper un gène en morceaux pour réassocier ces derniers avec d'autres, provenant d'un autre gène, permet d'obtenir un gène hybride. Plus encore, si on associe les bases nucléotidiques par… Lire la suite
O.G.M. - Les risques

Écrit par :  Louis-Marie HOUDEBINE

Les *biotechnologies et notamment la possibilité de préparer des O.G.M. (organismes génétiquement modifiés) sont considérées par la majorité des biologistes comme une des grandes avancées du xxe siècle. En toute logique, les pays les plus démunis devraient en bénéficier en priorité… Lire la suite
ORGANISMES GÉNÉTIQUEMENT MODIFIÉS - (repères chronologiques)

Écrit par :  Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS Universalis

… * L'Américain Paul Berg et ses collaborateurs ouvrent l'ère de la transgenèse en intégrant un fragment d'ADN du virus SV40 dans le génome d'une bactérie : c'est le premier organisme génétiquement modifié (O.G.M.), obtenu à des fins purement expérimentales. Premier brevet sur une forme de vie génétiquement modifiée, délivré par les États-Unis au… Lire la suite
PCR (polymerase chain reaction) ou AMPLIFICATION EN CHAÎNE PAR POLYMÉRASE

Écrit par :  Véronique BARRIEL

ou amplification en chaîne par polymérase, expression française rarement utilisée) est une *suite de réactions enzymatiques qui permettent d'amplifier un fragment d'ADN spécifique (ADN cible), souvent présent au départ en très faible quantité, et parfois en mauvais état, parmi des millions d'autres fragments. On peut mesurer la puissance de… Lire la suite
PLANTES GÉNÉTIQUEMENT MODIFIÉES ET RÉSISTANCE

Écrit par :  Denis BOURGUET

Dans le chapitre "P.G.M. résistantes aux insectes et aux herbicides "  : …  (on dit aussi tolérance) à divers herbicides, notamment le glyphosate, principe actif du Roundup. *Pour résister à leurs ravageurs, les P.G.M. contiennent, dans leur génome, un ou plusieurs gènes qui ont été insérés par transgenèse (et donc appelés transgènes) ; ils assurent la production de protéines insecticides. Ces transgènes proviennent pour… Lire la suite
PLASMIDES

Écrit par :  Annie BUU HOÏMichel GUÉRINEAU

Dans le chapitre "Outils pour génie génétique"  : …  l'arsenal thérapeutique. Ce sont des outils particulièrement efficaces dans les expériences de* génie génétique. Un des champs d'application privilégiés du génie génétique est l'introduction de gènes codant pour des protéines animales ou humaines dans Escherichia coli pour transformer cette bactérie en usine à fabriquer des protéines… Lire la suite
POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR)

Écrit par :  Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS

  *En 1983, Kary Mullis, chercheur de la jeune firme de biotechnologie californienne Cetus, invente la polymerase chain reaction (PCR), une technique qui permet d'amplifier plusieurs millions de fois tout fragment d'ADN, pour peu qu'on connaisse la séquence de ses extrémités. Véritable photocopieuse à gènes, la PCR… Lire la suite
PREMIÈRE TRANSGENÈSE

Écrit par :  Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS

  *En 1972, l'Américain Paul Berg (né en 1926) et ses collaborateurs de l'université Stanford parviennent à insérer dans le génome de la bactérie Escherichia coli, rendue perméable par un traitement chimique à base de calcium, un fragment d'ADN du virus SV40. Ils réussissent ainsi pour la première fois ce qu'on… Lire la suite
PREMIÈRES SOURIS TRANSGÉNIQUES

Écrit par :  Louis-Marie HOUDEBINE

… L'obtention *des souris transgéniques en 1980 par John W. Gordon et Frank H. Ruddle n'a eu d'écho qu'auprès de spécialistes. Ces expériences démontraient en effet qu'il était possible de transférer des gènes étrangers par micro-injection directe dans un des pronoyaux des embryons de souris au stade d'une cellule. Les expériences qui suivirent… Lire la suite
RÉGULATIONS BIOCHIMIQUES

Écrit par :  Jacques KRUH

Dans le chapitre "Méthodes d'étude de l'expression des gènes"  : …  *On peut fusionner deux cellules de type différent par addition de polyéthylène glycol, on obtient un hétérocaryon avec 2 noyaux. Si on fusionne une cellule musculaire et une cellule non musculaire, on constate que le noyau de la cellule non musculaire synthétise des ARN messagers de protéines spécifiques de la cellule musculaire. On en conclut que… Lire la suite
RÉSISTANCE D'UN INSECTE À UN PESTICIDE DE MAÏS O.G.M.

Écrit par :  Gabriel GACHELIN

…  de son aliment, et l'utilisation d'insecticides. Devant l'efficacité déclinante de ces derniers, *des maïs transgéniques sécrétant une toxine issue de Bacillus thuringiensis ont été produits par la firme Monsanto ; ils représentent désormais la majorité des maïs cultivés en Amérique du Nord. Les signes d'une résistance de la chrysomèle à… Lire la suite
R-MOLÉCULES ou PROTÉINES RECOMBINANTES

Écrit par :  Betty DODET

… *La recombinaison génétique consiste à introduire un gène étranger et à le faire exprimer chez un micro-organisme (bactéries, levure, champignons) dans des cellules d'insecte, de mammifère... ou dans un organisme (plantes, animaux transgéniques). L'expression du gène permet d'obtenir des molécules dites recombinantes, ou r−molécules, qui sont… Lire la suite
SMITH MICHAEL (1932-2000)

Écrit par :  Georges BRAM

… professeur de biochimie et, en 1972, la direction du laboratoire de biotechnologie de l'université. *En 1978, Smith met au point la méthode de mutagenèse dirigée, qui lui permet de modifier un gène de manière précise, ce que ne permettaient pas les méthodes alors existantes qui utilisaient des substances mutagènes (produits chimiques ou radiations)… Lire la suite
THÉRAPEUTIQUE - Thérapie génique

Écrit par :  Olivier DANOS

Dans le chapitre " Obtention de vecteurs viraux"  : …  de nouvelles particules, mais permettra le transfert de l'information contenue dans le transgène. *Pour obtenir un vecteur, le génome du virus est manipulé sous forme d'un ADN propagé dans une bactérie, au moyen des outils usuels du génie génétique. Les séquences codant pour les protéines virales (fonctions trans) sont séparées de celles… Lire la suite
VARIATION, biologie

Écrit par :  Jean GÉNERMONT

Dans le chapitre "Création de variabilité"  : …  des combinaisons de caractères intéressantes au moins dans certaines conditions de culture. *Enfin, plus récemment, les techniques du génie génétique ont permis d'introduire, dans une espèce donnée, des gènes provenant d'espèces très éloignées. L'obtention de bactéries et de levures capables de fabriquer des substances d'intérêt médical est… Lire la suite
VIRUS

Écrit par :  Vincent BARGOIN

Dans le chapitre "Virus et médecine"  : …  métropolitaine). En ce qui concerne les vaccins, le développement industriel des techniques du *génie génétique permet la production par recombinaison génétique de peptides d'une part fortement immunogènes, à l'origine, par exemple, du vaccin contre le VHB, d'autre part très purs, ce qui constitue dorénavant une exigence de sécurité. Les… Lire la suite

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