GÉNIE GÉNÉTIQUE

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Gènes et protéines

Gènes et protéines
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Clonage d'un fragment de gène

Clonage d'un fragment de gène
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Représentation schématique du code génétique

Représentation schématique du code génétique
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Gène : structure

Gène : structure
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Séquençage de l'ADN

Les messages qui sont contenus dans l'ADN sont directement liés à l'ordre des bases qui constituent cette molécule. Le code génétique (fig. 2) définit les messages qui déterminent la structure des protéines. D'autres informations codées sont présentes dans l'ADN. C'est le cas, notamment, pour les éléments régulateurs des gènes, appelés promoteurs, qui précèdent la région transcrite en ARN messager. Les promoteurs ont pour fonction d'autoriser ou non la transcription des gènes en fonction des besoins de l'organisme en protéines (fig. 4). D'autres signaux, également définis par la succession de bases, servent à répliquer l'ADN lors de la division cellulaire, à permettre une distribution harmonieuse des chromosomes dans les cellules filles, etc. Ces multiples mécanismes empruntent des codes différents du code génétique.

Représentation schématique du code génétique

Représentation schématique du code génétique

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Représentation schématique du code génétique (d'après Ratner). Chaque acide aminé, constituant des protéines, est défini dans les gènes et dans les ARN messagers par la succession de trois bases appelée codon. Les trois bases du code génétique se lisent, sur cette figure, depuis le... 

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Gène : structure

Gène : structure

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Structure minimale d'un gène et ses diverses utilisations. Un gène, qui est concrètement un petit fragment de chromosome, contient un message codé qui est compris entre un codon ATG et un codon stop (ici, le codon TAG). L'ARN messager du gène est une copie de la région d'ADN qui commence à... 

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Il est donc rapidement apparu essentiel de déterminer la séquence des bases pour décrypter les messages que recèle l'ADN mais aussi pour procéder à diverses applications biotechnologiques (fig. 4). Le séquençage de l'ADN s'effectue désormais à très grande échelle avec des dispositifs largement automatisés associés à des systèmes d'analyse bio-informatique sophistiqués. Pour séquencer un génome entier, l'ADN est découpé en fragments partiellement chevauchants qui sont clonés puis séquencés. Le recoupement de ces séquences partielles permet d'établir la séquence complète d'un génome.


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Écrit par :

  • : directeur de recherche, unité de biologie du développement et reproduction, Institut national de la recherche agronomique

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TECHNIQUES DU GÉNIE GÉNÉTIQUE - (repères chronologiques)

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Dans le chapitre «  De l'animal expérimental à l'animal modèle »  : […] Au sein de l'édifice de l'expérimentation en biologie qui vient d'être décrit, le glissement d'un très petit nombre d'espèces animales vers un statut plus particulier d'animal modèle défini comme tel est associé à – sinon provoqué par – une approche de plus en plus génétique de la biologie et de la médecine, qui va surtout s'affirmer au cours du dernier tiers du xx […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/animaux-modeles-biologie/#i_82580

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Dans le chapitre « Molécules thérapeutiques »  : […] À l'origine, la grande majorité des essais cliniques ont donné des résultats décevants, à l'exception de l'anticorps OKT3, utilisé dans la prévention du rejet aigu des allogreffes. Plusieurs facteurs furent à l'origine de cette désillusion : choix hâtifs d'anticorps aux propriétés mal contrôlées (affinité médiocre, spécificité douteuse, faible capacité à recruter les cellules effectrices du systèm […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/anticorps-monoclonaux/#i_82580

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BACTÉRIOLOGIE

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Dans le chapitre « Bactériologie appliquée à l'industrie pharmaceutique »  : […] C'est la découverte de la pénicilline, un métabolite naturel du champignon microscopique Penicillium , qui déclencha la révolution microbiologique dans l'industrie pharmaceutique. Tant commercialement que cliniquement, les antibiotiques constituent encore l'essentiel des produits pharmaceutiques fabriqués par des techniques microbiologiques ; nous ne développerons pas ici leu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/bacteriologie/#i_82580

BERG PAUL (1926- )

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BIOÉTHIQUE ou ÉTHIQUE BIOMÉDICALE

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BIOLOGIE - Les pratiques interventionnelles

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BIOLOGIE, en bref

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BIOTECHNOLOGIES

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Dans le chapitre « L'essor des biotechnologies »  : […] Trois bouleversements sont à l'origine de l'essor des biotechnologies modernes : le développement d'outils moléculaires très performants ; l'explosion des connaissances dans le domaine de la génétique ; et, enfin, l'accumulation de données biologiques issues des vastes programmes internationaux de séquençage des génomes (génomique) . Les outils moléculaires du […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/biotechnologies/#i_82580

BREVET SUR UN O.G.M.

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Au début des années 1970, le microbiologiste indien Ananda Chakrabarty invente, pour le compte de la General Electric Company, une bactérie génétiquement modifiée capable de dégrader les hydrocarbures. Le brevet qu'il demande lui est alors refusé, conformément à la jurisprudence (Plant Patent Act, 1930) excluant les êtres vivants – à l'exception des plantes à reproduction asexuée – de la protectio […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/brevet-sur-un-o-g-m/#i_82580

CHOLÉRA

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COLZA

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COMMERCIALISATION DU PREMIER O.G.M.

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  • Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS
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Durant l'été de 1994, une tomate d'un genre nouveau apparaît sur les étals de Californie et du Midwest américain. Produite par la firme américaine Calgene, la tomate flavr savr (jeu sur les mots flavour parfum, et savour , goût) a été génétiquement modifiée pour rester ferme plus longtemps, ce qui lui permet d'être récoltée à matu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/commercialisation-du-premier-o-g-m/#i_82580

DÉVELOPPEMENT (biologie) - Le développement végétal

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Dans le chapitre « Acquisition de la totipotence »  : […] Les capacités de dédifférenciation des tissus végétaux sont connues depuis longtemps. L'un des exemples les plus frappants est la néoformation de racines adventives sur les boutures de tiges. L'initiation de la rhizogenèse intervient toujours au niveau de tissus internes, qui sont des parenchymes proches des tissus vasculaires, ou au niveau de tissus secondaires. Compte tenu de cette localisation […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/developpement-biologie-le-developpement-vegetal/#i_82580

EMBRYOLOGIE

  • Écrit par 
  • Maurice PANIGEL, 
  • Josselyne SALAÜN, 
  • Denise SCHEIB, 
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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 morphogénétiques intervenant au cours du développement. Les pre […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/embryologie/#i_82580

ENZYMES DE RESTRICTION

  • Écrit par 
  • Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS
  •  • 197 mots

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 niveau de zones bien déterminées (différentes en fonction des enzymes), app […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/enzymes-de-restriction/#i_82580

GÉNÉTIQUE

  • Écrit par 
  • Axel KAHN, 
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  • Marguerite PICARD
  •  • 25 812 mots
  •  • 33 médias

Dans le chapitre « La génétique moléculaire »  : […] Grâce à la technologie de l'ADN recombinant, il est maintenant possible d'obtenir « à volonté », d'analyser et de 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, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/genetique/#i_82580

ÉDITION DES GÉNOMES

  • Écrit par 
  • Gilles SAUCLIÈRES
  •  • 3 922 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Le ciblage de l’ADN : les méganucléases »  : […] Les limitations de la recombinaison homologue ont poussé à chercher des méthodes plus efficaces. En effet, sur un autre front de la recherche, les techniques de séquençage de l’ADN, qui permettent de connaître l’ordre d’enchaînement des nucléotides, ont progressé d’une manière fulgurante, de sorte que l’on dispose de plusieurs milliers de génomes complets d’organismes différents, allant de l’hydr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/edition-des-genomes/#i_82580

GÉNOMIQUE - Théorie et applications

  • Écrit par 
  • Louis-Marie HOUDEBINE
  •  • 4 030 mots

Avec la fin du xx e  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, pour Polymerase Chain Reaction), la détermination de la séquenc […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/genomique-theorie-et-applications/#i_82580

GÉNOMIQUE - Les fusions cellulaires

  • Écrit par 
  • Georges BARSKI, 
  • Marc FELLOUS, 
  • France LATRON
  •  • 3 122 mots
  •  • 1 média

Depuis le début des années 1960, il est possible de fusionner des cellules somatiques entre elles. 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/genomique-les-fusions-cellulaires/#i_82580

GÉNOMIQUE - Génome artificiel

  • Écrit par 
  • Gabriel GACHELIN
  •  • 2 140 mots

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 synthétique comme on l'a souvent lu dans les médias, mais de la synthèse d'un chromosome bactérien […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/genomique-genome-artificiel/#i_82580

HÉRÉDITÉ

  • Écrit par 
  • Charles BABINET, 
  • Luisa DANDOLO, 
  • Jean GAYON, 
  • Simone GILGENKRANTZ
  •  • 11 220 mots
  •  • 7 médias

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 inquiétudes. Sur la demande des che […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/heredite/#i_82580

MICROBIOLOGIE

  • Écrit par 
  • Corinne DOREL, 
  • Philippe LEJEUNE, 
  • Jean-Michel PANOFF
  •  • 3 880 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre «  La microbiologie alimentaire »  : […] La fabrication d'un grand nombre de produits alimentaires s'appuie sur le métabolisme de micro-organismes, que l'on peut regrouper sous le terme de microflore positive. Celle-ci intervient dans l'élaboration de certains aliments par fermentation et/ou contribution au processus d'affinage (fromage ou charcuterie). Ces organismes « utiles » jouent un rôle important, d'une part, dans la conservation […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microbiologie/#i_82580

MULLIS KARY BANKS (1944-2019)

  • Écrit par 
  • Georges BRAM
  •  • 472 mots

Biologiste moléculaire américain né le 28 décembre 1944 à Lenoir (Caroline du Nord). Kary Banks Mullis fait ses études à l'institut de technologie de Georgie et à l'université de Berkeley (Californie) où il obtient son doctorat en 1973. Après avoir effectué des recherches à l'école médicale de l'université du Kansas puis à l'université de Californie à San Francisco, il rejoint en 1979 une entrepri […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/kary-banks-mullis/#i_82580

NUCLÉIQUES ACIDES

  • Écrit par 
  • Jacques KRUH, 
  • Ethel MOUSTACCHI, 
  • Michel PRIVAT DE GARILHE, 
  • Alain SARASIN
  •  • 13 449 mots
  •  • 17 médias

Dans le chapitre « Biosynthèse des ARN dans les virus à ARN »  : […] Comme nous l'avons vu, certains virus ont leur information génétique contenue dans une molécule monocaténaire d'ARN. La réplication de cet ARN se fait grâce à une enzyme, l'ARN-polymérase ARN dépendant, qui permet la synthèse de la chaîne complémentaire de l'ARN viral . Cette chaîne va à son tour servir de matrice pour la synthèse d'ARN complémentaire, donc identique à l'ARN viral. Ainsi le virus […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/acides-nucleiques/#i_82580

O.G.M. - Production et utilisation

  • Écrit par 
  • Louis-Marie HOUDEBINE
  •  • 4 084 mots

Dans le chapitre « De la sélection génétique à la transgenèse  »  : […] La sélection génétique consiste à ne conserver que les organismes vivants qui ont les caractéristiques souhaitées par le sélectionneur. Une telle opération n'a de sens que parce que les caractères génétiques sont héréditaires et qu'ils peuvent varier spontanément d'une génération à l'autre. Les mécanismes induisant ces variations, appelés mutations, ont lieu chez toutes les espèces. Il s'agit de l […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/o-g-m-production-et-utilisation/#i_82580

O.G.M. - Les risques

  • Écrit par 
  • Louis-Marie HOUDEBINE
  •  • 4 713 mots

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 xx e  siècle. En toute logique, les pays les plus démunis devraient en bénéficier en priorité. La Chine, mais aussi l'Inde, le Brésil, l'Afrique du Sud et, à u […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/o-g-m-les-risques/#i_82580

PCR (polymerase chain reaction) ou AMPLIFICATION EN CHAÎNE PAR POLYMÉRASE

  • Écrit par 
  • Véronique BARRIEL
  •  • 4 885 mots
  •  • 6 médias

La PCR ( polymerase chain reaction 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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/pcr-amplification-en-chaine-par-polymerase/#i_82580

PLANTES GÉNÉTIQUEMENT MODIFIÉES ET RÉSISTANCE

  • Écrit par 
  • Denis BOURGUET
  •  • 2 249 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « P.G.M. résistantes aux insectes et aux herbicides  »  : […] La grande majorité des P.G.M. commercialisées possèdent – séparément ou de manière combinée – deux types de caractéristiques : une résistance aux insectes qui les ravagent et une résistance (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 i […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/plantes-genetiquement-modifiees-et-resistance/#i_82580

PLASMIDES

  • Écrit par 
  • Annie BUU HOÏ, 
  • Michel GUÉRINEAU
  •  • 6 596 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Outils pour génie génétique »  : […] L'existence de plasmides de résistance n'a pas que des aspects néfastes en amputant 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 ba […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/plasmides/#i_82580

POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR)

  • Écrit par 
  • Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS
  •  • 179 mots

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 utilise une combinaison astucieuse d'enzymes agissant sur l'ADN […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/polymerase-chain-reaction-pcr/#i_82580

PREMIÈRE TRANSGENÈSE

  • Écrit par 
  • Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS
  •  • 204 mots

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 appelle aujourd'hui le « clonage » d'un gène, à savoir sa multiplic […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/premiere-transgenese/#i_82580

PREMIÈRES SOURIS TRANSGÉNIQUES

  • Écrit par 
  • Louis-Marie HOUDEBINE
  •  • 324 mots

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 confirmèrent ces résultats. Il apparut alors que les tr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/premieres-souris-transgeniques/#i_82580

RÉSISTANCE D'UN INSECTE À UN PESTICIDE DE MAÏS O.G.M.

  • Écrit par 
  • Gabriel GACHELIN
  •  • 481 mots

La chrysomèle du maïs ( Diabrotica virgifera virgifera ) est un coléoptère dont les larves s'attaquent aux racines de la graminée et sont particulièrement destructrices. L'insecte est certainement originaire d'Amérique centrale (comme le maïs) et est endémique dans toutes les zones d'Amérique du Nord où la culture du maïs est intensive. La méthode traditionnelle de lutte c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/resistance-d-un-insecte-a-un-pesticide-de-mais-o-g-m/#i_82580

R-MOLÉCULES ou PROTÉINES RECOMBINANTES

  • Écrit par 
  • Betty DODET
  •  • 674 mots

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 utilisées, dans le domaine de la santé, comme vaccins ou […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/r-molecules-proteines-recombinantes/#i_82580

SMITH MICHAEL (1932-2000)

  • Écrit par 
  • Georges BRAM
  •  • 297 mots

Biologiste moléculaire canadien d'origine britannique né à Blackpool (Grande-Bretagne). Michael Smith fait ses études de biochimie à l'université de Manchester (Grande-Bretagne) et y obtient un doctorat en 1956. Il est ensuite chercheur postdoctoral à l'université de Colombie-Britannique à Vancouver (Canada). En 1961, il accepte un poste au Centre de recherches des pêcheries canadiennes. En 1966, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/michael-smith/#i_82580

THÉRAPEUTIQUE - Thérapie génique

  • Écrit par 
  • Olivier DANOS
  •  • 3 975 mots

Dans le chapitre «  Obtention de vecteurs viraux »  : […] Une particule virale est composée d'une coque appelée capside, dont la taille peut varier entre 20 nm et près de 1 μm, et qui renferme des acides nucléiques (ADN ou ARN) à l'état compacté. Les virus reconnaissent à la surface des cellules des récepteurs (protéines, sucres ou lipides) qui permettent leur entrée et la libération de leur matériel génétique dans le cytosol. Le cheminement de ce génom […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/therapeutique-therapie-genique/#i_82580

VARIATION, biologie

  • Écrit par 
  • Jean GÉNERMONT
  •  • 9 369 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Création de variabilité »  : […] L'amélioration des pratiques culturales et des méthodes d'élevage revient à augmenter la variabilité environnementale en créant de nouvelles conditions de milieu. Elle est pour beaucoup dans l'accroissement de la production. Cela ne va cependant pas sans risques, comme l'a montré, à la fin du xx e  siècle, l'explosion de l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/variation-biologie/#i_82580

VIRUS

  • Écrit par 
  • Vincent BARGOIN
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Dans le chapitre « Virus et médecine »  : […] Contre les virus, la médecine est encore largement prophylactique. Elle est en mesure de décrire les modes de contamination pour éviter les actes contaminants et, dans un certain nombre de cas, de prévenir l'infection par des vaccins administrés préventivement ou sitôt reconnue la possibilité d'une contamination. Les médicaments antiviraux sont spécifiques mais peu nombreux. C'est contre une malad […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/virus/#i_82580

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Pour citer l’article

Louis-Marie HOUDEBINE, « GÉNIE GÉNÉTIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/genie-genetique/