O.G.M.Production et utilisation

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La possibilité de connaître la structure des gènes, de les isoler ainsi que de les modifier ont logiquement amené les chercheurs, puis les industriels, à transférer des gènes isolés dans des organismes vivants. Ces gènes sont appelés des transgènes.

Ces opérations restent relativement complexes, mais elles sont de plus en plus standardisées et leurs applications attendues sont multiples.

De la découverte des gènes au génie génétique

La notion de gène est apparue après la découverte des lois de l'hérédité qui ont été établies par Gregor Mendel (1865). Au début du xxe siècle, cependant, l'idée de gène n'était encore qu'un concept abstrait destiné à rendre compte de l'hérédité des caractères. Il n'existait aucune base concrète de la réalité de cet agent de l'hérédité.

Depuis les années 1960, en revanche, un gène est une entité bien définie. C'est une molécule d'ADN (acide désoxyribonucléique) qui contient un message codé par l'enchaînement de quatre éléments, les bases nucléotidiques A (adénine), T (thymine), G (guanine) et C (cytosine). Un gène comporte de quelques centaines à quelques milliers de ces bases. Le message génétique d'un gène donne naissance à une protéine bien définie selon un code de correspondance qui a été découvert dans le courant des années 1960. Ce système, qui est le même pour tous les organismes vivants, est le code génétique. Selon les règles de ce code, trois bases successives d'ADN définissent quel acide aminé doit être présent dans une protéine. Les protéines sont, en effet, constituées d'acides aminés accrochés les uns derrière les autres pour former de longues chaînes. Vingt acides aminés différents seulement suffisent à construire des millions de protéines différentes que contiennent l'ensemble des organismes vivants (cf. génie génétique). Certains gènes s'expriment sous la forme d'ARN (acide ribonucléique) non traduits en protéines. Ces ARN, notamment ceux qui donnent naissance aux microARN, exercent directement des effets régulateurs dans les cellules. Ces ARN de petite taille sont de plus en plus en plus utilisés par les biologistes, mais aussi les biotechnologistes, pour s'opposer spécifiquement à l'expression de gènes, en particulier de gènes viraux chez les plantes.

Les protéines sont les molécules biologiques qui ont le rôle le plus important et le plus varié chez les êtres vivants. Certaines sont des hormones, d'autres sont des facteurs sanguins, des enzymes, des protéines de structure des cellules, ou des éléments nutritifs comme celles que l'on trouve dans le lait ou le blanc d'œuf.

Les biologistes s'intéressent foncièrement aux protéines, bien qu'en réalité ils parlent plus volontiers des gènes. C'est qu'il est plus facile de manipuler les gènes que les protéines. Les gènes sont des molécules relativement stables, stockées dans le noyau des cellules où ils constituent la chromatine qui se matérialise sous forme de chromosomes lors de la division cellulaire. Ce phénomène, qui produit de nouvelles cellules, permet aux gènes d'être transmis sans modification d'une cellule à l'autre. De même, mais avec des remaniements qui sont décrits dans le paragraphe suivant, ils passeront d'un individu à l'autre, quelle que soit l'espèce. Chaque cellule de chaque organisme peut solliciter un gène de son équipement chromosomique pour synthétiser une protéine lorsque cette dernière est nécessaire à son bon fonctionnement.

Les organismes vivants possèdent 3 000 gènes environ pour les bactéries, jusqu'à 25 000 gènes pour les organismes les plus évolués comme les Vertébrés. L'ensemble des gènes d'un organisme vivant constitue son génome. L'augmentation du nombre des gènes mais également la multiplicité croissante des interactions entre les différentes protéines et les autres éléments des cellules rendent compte, aux yeux des biologistes, de l'extrême complexité des organismes vivants, dont leur système immunitaire, leur système endocrinien et leur système nerveux sont les exemples les plus évidents.

À partir du moment où le code génétique a été découvert, il est devenu possible, en principe, d'identifier tous les gènes d'un organisme. Il suffit, pour cela, de connaître l'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 une méthode purement chimique dans un ordre déterminé, on pourra obtenir un gène totalement synthétique et éventuellement nouveau. Ces opérations sont toutes possibles et réalisées couramment depuis les années 1980. L'ensemble de ces méthodes constitue ce que l'on appelle le génie génétique (cf. génie génétique).

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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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Pour citer l’article

Louis-Marie HOUDEBINE, « O.G.M. - Production et utilisation », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/o-g-m-production-et-utilisation/