Génétique

  II - Les voies de modification de l'ADN

Manipulations génétiques

Quand le génome est modifié

La connaissance du génome permet également aux chercheur de travailler directement sur celui-ci.

Ainsi, en juillet 202, des chercheurs japonais de l’Université de Tokyo ont annoncé avoir manipulée l’ADN d’une bactérie [1]. Pour rappel, l’ADN comporte 4 bases (A,T,G,C). Ces chercheurs ont introduit 2 nouvelles bases, qu’ils ont appelé S et Y dans l’ADN de la bactérie. Comme le code génétique permet de produire des molécules telles que des protéines, le fait d’avoir ces nouvelles bases a de plus permis de coder de nouvelles molécules.

L’article indique également que « Le scientifique américain Alexander Rich du Massachusetts Institute of Technology avait déjà exploré cette voie dès 1961. Incorporer un acide aminé artificiel à une protéine, l’équipe de Peter G. Schultz du Scripps Research Institute de La Jolla (Californie) d’une part, et la société française Evologic d’autre part, l’ont réalisé avec succès en 2001 chez la bactérie par deux méthodes différentes. » Sans vous ennuyer avec les détails, ce qui est nouveau ici c’est la méthode employée pour insérer les nouvelles bases qui ouvrirait des portes pour d’autres modifications génétiques à destination thérapeutique (espérons-le).

Dans la nouvelle « Les douves » du recueil Axiomatique, Greg Egan extrapole les dérives de telles modifications d’ADN sur des bactéries. Il imagine la construction complète d’une nouvelle bactérie : « Vers la fin du siècle dernier, un groupe de Berne a notamment construit une bactérie complète en utilisant des constituants non standards ». « Ils se sont contentés de substituer une nouvelle base à chacune des anciennes de manière cohérente, partout. Le plus difficile […] ça a été d’adapter le reste de la cellule pour qu’elle y comprenne quelque chose. Ils ont dû reconcevoir les ribosomes […] et modifier toutes les enzymes qui interagissent avec l’ADN ou l’ARN. […] et bien sûr, ils ont dû coder tous ces changements dans les gènes. » Il glisse le petit avertissement qui va bien sur le risque de dispersion de ce patrimoine génétique dans l’environnement. « Si ces bactéries là s’échappent, leurs gènes ne pourraient pas passer dans les souches à l’état sauvage. »

Le même auteur imagine également la modification poussée du patrimoine génétique de plantes ou d’un embryon pour servir les besoins des humains.

Ainsi dans la nouvelle « Paille au vent » du recueil Radieux, il invente une jungle génétiquement modifiée à la frontière du Pérou et de la Colombie. Cette forêt intelligente, appelée El Nido de Ladrones ou El Nido a pour but de camoufler des installations et des plantations de trafiquants de drogue. « Il y a au moins une douzaine de personnes capables de programmer les plantes – qui savent comment déclencher dans les gènes de nouveaux schémas d’expression, pour se brancher sur le réseau de communication, par exemple – et avec vous pouvez délimiter votre territoire personnel. » La végétation remodèle le terrain en continu. Des rivières sont détournées, des chemins apparaissent ou disparaissent. « Sur l’ensemble des fréquences, la voûte de la forêt dissimule ou falsifie délibérément la signature spectrale de tout ce qui se trouve au-dessous. » pour empêcher les vues satellite. « Les toxines chimiques et les défoliants sont parfaitement inutiles ». « Toute tentative de bruler la végétation est rapidement étouffée sous du gaz carbonique. »

Dans la nouvelles « Un amour approprié » du recueil Axiomatique, il décrit la modification du génome d’un embryon pour préparer le corps d’une femme à recevoir un objet peu banal. Suite à un grave accident, son mari est grièvement blessé. Son corps n’est plus en bon état, mais son cerveau va bien et pourra être implanté dans un nouveau corps, 2 ans plus tard, dans un clone né d’une mère porteuse. Mais en attendant, il faut stocker et maintenir le cerveau en vie et la technique de survie la moins chère est le système de survie biologique : « Le cerveau est maintenu en vie en partageant la circulation sanguine d’une autre personne. » « On extrait le cerveau de la boîte crânienne avant de l’envelopper dans des membranes protectrices, le tout placé dans un sac rempli de fluide. Puis on l’installe à l’intérieur [de l’utérus de la femme]. » 

La présence de ce faux embryon élargit l’utérus, le corps met en place un placenta qui assurera l’alimentation en sang et oxygène du cerveau. Quand l’amas de cellules est assez gros, quand il y a assez de place dans l’utérus, il est enlevé et remplacé par le cerveau… Moi, je dis, « glups ! ».

La connaissance du génome et le fait de mettre les clefs de la reproduction humaine entre les mains des scientifiques ouvre également la porte à bien d’autres dérives, comme la manipulation sur l’ADN pour faire des bébés à la carte et l’eugénisme.

http://www.cite-sciences.fr/francais/ala_cite/science_actualites/sitesactu/magazine/article.php?id_article=221&id_mag=2&lang=fr

Génétique

  II - Les voies de modification de l'ADN

Mutations Partie 4 : Recombinaison

Quand la recombinaison vient d'une piqûre

La recombinaison d’ADN correspond au mélange aléatoire des gènes des deux parents lors de la reproduction. En science fiction, elle permet aussi de modifier des êtres vivants par l’injection d’un virus, de bactéries ou d’un sérum (un terme bien pratique pour ne pas dire ce qu’il y a dedans).

Ainsi, il suffit bien souvent d’un savant fou, d’une piqure, ou d’une morsure par un animal pour faire d’un gars « normal », un monstre ou un super-héros suite à l’injection de quelque chose. A moindre échelle, on pourrait dans notre monde réel (ou dans notre « Matrix » à nous) penser au dopage des sportifs, ou en étant un peu plus cynique aux injections de collagène qui transforment des bouches en deux boursoufflures.

Bref, la science fiction s’en donne là aussi à cœur joie.

De même, le héros de comics « Captain América » était à la base un simple gars, Steve Rogers, qui voulait faire la guerre, en bon patriote américain, contre les nazis. Bien que réformé, il insiste tellement qu’il finit par se faire repérer par un savant, le Professeur Erskine (voilà le savant fou). Avec un sérum (voilà la piqure) et une irradiation, il transforme un gringalet en gros balèze super endurant.

De la même manière, dans un autre comics, les « Nouveaux Mutants », relié à la série des « X-mens », des êtres à l’ADN modifié sont créés par recombinaison d’ADN. Warlock est un extra-terrestre de l’espèce Technarchy. Ce sont des êtres mi-humains, mi-machines appelés techno-organiques. Un peu comme les araignées injectent un venin à leur proie avant de leur sucer la chair, il se nourrissent en infectant des créatures vivantes avec un virus, avant d’aspirer leur énergie. Quand Warlock est tué, il est incinéré, et ses cendres sont utilisées pour infecter des humains. Cette fois, la mutation se transmet donc aux humains par l’injection des cendres issues de l’incinération d’un mutant… ils innovent !

Autre innovation, la recombinaison avec un programme informatique est employée dans le jeu vidéo et l'anime « Megaman ». Le personnage de Hub est ainsi transformée en Megaman.EXE. Une manière un peu poussée de montrer que l’ADN est une sorte de programme informatique du corps humain.

Parfois ces modifications d’ADN sont une question de survie. Dans la nouvelle « Eugène » de Greg Egan (recueil Axiomatique), on peut lire « Ils étaient nés roses […] et ils avaient acquis une peau d’un noir profond, légèrement violacée : un rétrovirus artificiel avait inséré des gènes dans leurs mélanocytes pour accroitre le taux de synthèse et de transfert de la mélanine. » Ce n’est pas cosmétique, pas seulement : le trou dans le couche d’ozone s’est étendu au dessus de l’Australie et beaucoup de cancer de la peau se développent. Cette opération est plus pratique que l’emploi d’écrans solaires en permanence. Un autre virus permet d’enlever les gènes introduits si l’on veut revenir en arrière.

Jusqu’ici, l’être humain s’en sortait plutôt bien, les modifications étant positives. Mais dans le jeu vidéo « Fallout », les choses changent. Pour contrer l’emploi d’armes NBC (Nucléaire, bactériologique et chimique), le virus FEV (Forced Evolutionary Virus) est injecté pour forcer l’évolution des humains et leur permettre de se défendre contre les armes NBC. Mais, en plus de doubler la quantité d’ADN présente dans chaque cellule du corps, d’augmenter la masse musculaire et l’agressivité, le virus FEV rend également les humains et les animaux stériles et dans une grande majorité des cas vraiment stupides.

Tout se serait bien passé si c’était resté au stade de l’expérimentation (encore un savant fou). Mais durant la guerre, le virus a été relâché dans la nature, d'où une contamination à grande échelle. Les humains deviennent des goules, ou des supers mutants (en fonction du taux de radiations reçues en plus du virus), les geckos deviennent des lézards encore plus gros (idem pour les scorpions et les rats). Pour finir, les vaches deviennent des brahmines. Elles gagnent une tête dans l’opération, mais restent amicales.

Dans l'univers « Star Trek », Tuvo et Neelix, fusionnent en un seul individu à la suite de l'action des molécules d'une fleur sur leurs ADN pendant un accident de téléporteur. L’être créé, Tuvix refuse alors de disparaître pour permettre la reconstitution des deux personnages d'origine.

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  II - Les voies de modification de l'ADN

Mutations Partie 4 : Recombinaison

Quand l'ADN se recombine

Parmi les moyens de modifier le patrimoine génétique d’un être vivant, trois principaux peuvent être cités : la sélection/mutation, l’hybridation, la recombinaison d’ADN.
Voici donc le troisième processus, la recombinaison d’ADN.
Mais en quoi consiste la recombinaison d’ADN, au fait ? La recombinaison d’ADN correspond au mélange de deux ADN. Jusqu’ici, c’est proche de ce qu’on avait vu pour l’hybridation. Mais le mélange se fait de manière différente.

Pendant le processus de reproduction sexuée (des eucaryotes – qui ont leur ADN dans un noyau), un brassage génétique s’effectue, de manière naturelle. En effet, puisqu’il y a deux chromosomes de chaque type, le patrimoine génétique est codé en double. Chaque gène est également en double, les deux versions du gène n’étant pas nécessairement identiques.
Lors d'une reproduction sexuée, pour que le descendant ait lui aussi deux chromosomes de chaque type, seul un chromosome est transmis par chaque parent. Le nouvel individu va hériter de manière aléatoire, pour chaque gène, une version du gène de chaque parent (brassage interchromosomique).
Le brassage est en réalité un peu plus complexe que le simple transfert d’un chromosome complet de l’un et d’un chromosome complet de l’autre. Il y a également des processus qui font qu’avant de donner un chromosome, celui-ci peut être un peu chamboulé avec son chromosome jumeau et des morceaux de chromosomes équivalents peuvent s’échanger.
Le patrimoine génétique du nouvel individu est donc ainsi composé aléatoirement d'une partie du patrimoine de chacun de ses deux parents. Ceci permet au matériel génétique de se répandre au sein de l'espèce et c'est l’un des facteurs qui permet de maintenir la diversité génétique dans une population.

Pendant le processus de reproduction des bactéries (des procaryotes – unicellulaires et qui n’ont pas de noyau), l’ADN est simplement copié en deux, puis la bactérie se divise. Ce processus ne permet pas le mélange des ADN. Celui-ci est rendu possible lors de divers processus qui peuvent se produire par la rencontre de deux bactéries qui peuvent alors s’échanger une partie de leur patrimoine génétique. Comme il n’y a qu’une seule cellule, un seul patrimoine, toute modification qui apparait ainsi sera transmise à la descendance de la bactérie. En pratique, c’est ainsi qu’apparaissent des bactéries résistantes aux antibiotiques, par exemple.
En bref, la recombinaison d’ADN correspond au mélange aléatoire des gènes des deux parents lors de la reproduction.

Mais cela désigne également la formation de nouvelles combinaisons de matériel génétique dans des cellules d’un être vivant suite à l’introduction de gènes dans les cellules par le biais d’un agent extérieur.
Le plasmide est ainsi une petite molécule circulaire d’ADN, mobile et qui peut passer d’une cellule à une autre. Le vecteur peut aussi être un rétro-virus, c’est à dire un virus capable de faire intégrer leur information génétique dans le génome de leur hôte.
Une fois dans la cellule, ces gènes peuvent trouver parfois des conditions favorables qui lui permettent de se mélanger à l’ADN de la cellule. Par multiplication cellulaire, cette modification d’ADN peut se répandre (si elle n’est pas contrée par les mécanismes de réparation de l’ADN).
L’introduction des gènes peut être artificielle (micro-injection, macro-injection, micro-encapsulation), et conduit à produire ce que l’on appelle un organisme transgénique, ou plus couramment un OGM.

En SF, ils s’amusent aussi à ce genre de bidouilles. Dans le jeu vidéo « Metal Gear Solid », les soldats génomes sont des soldats ayant subi une modification génétique de leur génome par recombinaison de leur ADN avec celui d’un personnage appelé Big Boss. Dans la série « Stargate Atlantis » , des Hybrides sont créés par la combinaison d'un A.D.N Wraith et humain grâce à des rétrovirus. Dans le film « La Mutante 2 », l'astronaute Patrick Ross est infecté par de l'ADN alien au cours d'une mission sur la planète Mars.
Les manières sont multiples : absorption volontaire, injection de sérum, exposition à un virus…

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  II - Les voies de modification de l'ADN

Mutations Partie 3 : hybridation

Quand l'humain et l'animal s'hybrident

Dans la réalité, il n’y a pas encore eu d’hybride entre des animaux et des humains. Cependant, dès l’antiquité, l’imagination fertile des hommes a créé de nombreuses créatures mi-humaines et mi-animales.
Sans tous les lister [1] , on peut songer, dans la mythologie grecque au centaure, au bucentaure (un centaure qui a un corps de taureau au lieu d'un corps de cheval), aux satyres... Dans le panthéon égyptien, il existe de nombreux dieux à têtes d’animaux, ainsi que le Sphinx. La religion hindoue [2] comporte aussi de nombreux hybrides tels que Ganesh (mi-humain, ni-éléphant). D’autres folklores intègrent également les sirènes, mi-femmes, mi-poissons.
D’ailleurs, dans « Titan Quest », basé sur les mythologies antiques, le héros doit affronter de nombreux êtres hybrides hommes-chacals, hommes-crocodiles…
Ces êtres ne sont pas issus de manipulations génétiques en laboratoire, mais, lorsque l’explication est connue, de croisements décrits comme tout à fait naturels (mais divins tout de même). Ainsi, le Minotaure, est né des amours de Pasiphaé et d'un taureau envoyé par Poséidon.

Dans la science-fiction, que ce soit en film, en roman, ou en jeux, les êtres hybrides issus de manipulations génétique sont nombreux.
L’un des pionniers est H. G. Wells, dans son roman « L’île du Docteur Moreau ». L’île est peuplée de créatures mi-hommes mi-bêtes, créées par le Docteur Moreau et Montgomery, son assistant, dont l’homme-puma qui finit par tuer le Docteur.
Dans « La Maison des mères » faisant partie du cycle Dune, Frank Herbert imagine des Futars, qui sont des hybrides entre humains et félins.
Dans la nouvelle « La caresse », présentée dans le recueil Axiomatique de Greg Egan, apparaît une femme dont « La tête humaine était tout simplement unie au corps de l’animal. De la fourrure et des tâches apparaissent sur le cou humain, qui se fondait dans les épaules du léopard. » « Elle ne faisait que deux mètres de long, sans la queue, mais elle devait bien peser ses cent cinquante kilos. » « Pour arriver à ça, il a fallu faire mille fois plus que simplement mélanger deux tas de cellules. […] mi-chemin entre la greffe fœtale et la chimérisation. Il y a aussi des manipulations génétiques pour aplanir les différences biochimiques. »
A voir ces exemples, on peut penser que les auteurs se limitent aux mélanges entre humain et mammifère, mais il n’en est rien.
Dans le film « La mouche » de David Cronenberg, un humain est hybridé avec une mouche au cours d'une tentative de téléportation.
La série télévisée « Dark Angel » met en scène des super-soldats qui sont en fait des humains dont l’embryon a été génétiquement modifié dans le cadre du Projet Manticore. L’héroïne de la série, Max Guevara, possède ainsi de l’ADN de chat et de requin.
Dans le film « Splice » sorti en 2010, deux scientifiques créent un être appelé Dren, en utilisant de l’ADN humain mélangé à de l’ADN de grenouille, de tortue, d’âne, d’insecte, d’oiseau, et de plante.  

En pratique, des cellules souches humaines ont déjà été injectées dans le cerveau d’une souris en 2005 [3] à l’Université de Stanford par l’équipe d’Irvin Weissman. Le but est qu’elles se différentient dans un environnement sain et fabriquent des cellules de cerveau saines (des neurones).
Par ailleurs, les chercheurs aimeraient bien disposer d’hybrides d’humains et d’animal à des fins expérimentales ou pour répondre à une pénurie d'oeufs humains pour y isoler des cellules-souches embryonnaires. Ils estiment qu'en utilisant des ovules d'animaux, plus disponibles, ils pourraient créer des hybrides humains-animaux. Au Royaume-Uni, la recherche sur les cellules souches provenant d’embryons humains est autorisée. Récemment, suite à un long débat [4] [5], les chercheurs ont reçu l’autorisation de produire des embryons à 99,9% humains et à 0,1 % animal (vache ou lapin) qui ne devront exister que 14 jours puis être détruits.
Le but est de mieux comprendre certaines maladies comme Alzheimer ou Parkinson et de trouver de nouvelles méthodes de traitement.

Les mutations ne sont pas forcément spontanées. Elles sont au contraire bien souvent induites par un agent mutagène. On distingue alors deux catégories de mutagènes : les mutagènes chimiques (produits chimiques) et les mutagènes physiques (radiations). Après un article sur les mutagènes chimiques, cet article va s’intéresser à l’emploi d’agents mutagènes physiques dans la science-fiction.

Les radiations comme agent mutagène ont fait leur apparition aux yeux du monde suite aux travaux de physiciens comme les époux Curie qui en ont d’ailleurs subi les méfaits. La bombe atomique et les recherches sur l’énergie atomique ont marqué bon nombre d’auteurs du début du 20ème siècle, Parmi eux, pour ne citer que les plus connus et ceux qui en font un emploi récurent, A. E. Van Vogt et P. K. Dick.

Ainsi, par exemple, dans le roman « L’empire de l’atome » de A.E Van Vogt, Plutonium, Uranium, Radium et Icks sont des divinités vénérées. Un enfant nait alors malformé car il a été exposé à la radioactivité des temples. Selon les coutumes, du fait de sa malformation, il aurait dû être tué à la naissance, mais une personne l’a protégé. Il réutilisera le même personnage mutant dans « Le Sorcier de Linn ».

Dans le roman « Deus Irae », P. K. Dick décrit un monde post-apocalyptique. La population souffre de nombreuses mutations et malformations suite à une guerre nucléaire, la Troisième Guerre mondiale. Le personnage principal est un « inc. » (‘incomplets’). Cet homme-tronc doit effectuer un voyage au cours duquel il va rencontrer de nouvelles espèces intelligentes issues des mutations (lézards humanoïdes, insectes géants, vers géants).

L’emploi des radiations comme arme est d’ailleurs reprise dans d’autres contextes. Dans la série de jeu vidéo « Metroid », le phazon est un minerai radioactif qui possède des propriétés biologiques, comme la capacité de se reproduire lui-même. Il fait muter dans d'horribles souffrances les êtres qui sont exposés à ses radiations.

Dans ces romans ou ces jeux, les effets des radiations sont « réalistes » : malformations, chairs nécrosées. Mais la science-fiction une fois encore va bien au-delà des faits réels.

Ainsi, dans les comics, les radiations sont à l’origine de mutants.

Dans « Hulk », lorsque le docteur Bruce Banner est irradié au cours de ses expériences par des rayonnements gamma, il ne se met pas à perdre ses cheveux, mais acquiert la possibilité de se transformer en monstre. L’ADN du docteur s’est en effet complètement transformée et en cas de stress ou de colère, il se métamorphose en une créature verte géante, d’une grande force mais à l’intelligence très limitée et guidée uniquement par son instinct. Seul point positif pour lui, il est très résistant : au froid, au vide, aux maladies, et en cas de blessure il se régénère très vite.

Dans l’univers des comics de Marvel, il existe également la Femme-Sable. Cette scientifique, travaillant dans une centrale nucléaire, a été irradiée lors d’un accident. Son corps est composé de sable ce qui la rend très malléable : elle peut resserrer ses grains et ainsi se durcir, elle peut se transformer en tornade, elle peut augmenter sa taille en incorporant du sable supplémentaire à son corps. Mais fortement chauffée elle se fige en verre, mouillée elle devient boue.

Les auteurs japonais sont également très souvent marqués par l’explosion des deux bombes sur leur pays, et mettent en scène les radiations comme vecteur de mutation. Ainsi, par exemple, l’auteur japonais de manga Katsuhiro Otomo a fait apparaître dans « Akira » des enfants mutants qui possèdent des pouvoirs psychiques suite à une guerre nucléaire.

Pour devenir l’homme qu’il est actuellement, l’ADN de l’homme a subi des mutations spontanées. L’exposition au quotidien à des agents mutagènes chimiques ou physique étant accrue, de nouvelles mutations pourraient apparaître de manière induite et conduire l’espèce humaine aux hommes du futur. Ainsi, dans « À la poursuite des Slans », A E Van Vogt imagine les nouveaux hommes, les Slans, comme des télépathes aux capacité intellectuelles accrues. Ils possèdent deux cœurs, une espérance de vie de 150 ans et une grande force physique. Ils se reconnaissent par la présence de deux petites antennes dorées sur leur crâne.

Mais ces mutants seront-ils alors pourchassés et éradiqués comme les Slans ?