Transgenèse

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Transgenèse (Français) / Transgenesis (Anglais) / نقل الجينات (Arabe)

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Définition écrite

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  • La transgenèse (on peut aussi l'écrire transgenèse) est le fait de mettre un gène d'un être vivant dans les cellules d'un autre être vivant, afin de lui donner certaines de ses caractéristiques.

L'être vivant ainsi modifié est appelé un être vivant transgénique, ou organisme génétiquement modifié (souvent abrégé en OGM), et le gène étranger qui est introduit est appelé transgène. Technique servant à introduire un gène étranger (transgène) dans le génome d'un organisme, en vue d'obtenir un organisme génétiquement modifié. Pour être réussie la transgenèse nécessite : - la pénétration du transgène dans les cellules-cibles - son intégration dans le génome - son aptitude à s'exprimer dans les cellules (production d'une protéine) - et enfin la possibilité d'obtenir la régénération d'individus entiers à partir de cellules génétiquement modifiée.

  • La transgenèse1,2,3,4, ou transgénèse5,6 est le fait d'implanter un ou plusieurs gènes dans un organisme vivant. Ce transgène pourra être exprimé dans l'organisme transformé. Stratégie servant initialement aux chercheurs pour étudier la fonction des gènes, cette approche est également utilisée par les industries pharmaceutique et agro-alimentaire. Elle est entre autres la nouvelle stratégie d’obtention de variétés végétales ou animales résistantes au stress biotique (parasites, insectes) ou abiotique (sécheresse, faible luminosité). Ces nouvelles variétés sont généralement regroupées sous le terme d'organismes génétiquement modifiés (OGM)4.

Les transformations génétiques d'organismes unicellulaires ou de virus sont relativement simples à aborder. Elles font appel à des techniques nettement plus complexes pour les animaux et végétaux

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  • L'identification du « gène d'intérêt », le gène dont on veut étudier le fonctionnement en recherche fondamentale ou le gène responsable de la caractéristique jugée intéressante à transférer pour un OGM (par exemple la résistance à la pyrale est portée par le gène Bt dans le maïs Bt).

La construction du transgène. Elle implique la réalisation d'une séquence nucléotidique comportant :

(1) la séquence codant la protéine d'intérêt ;

(2) en amont du gène un promoteur et des séquences régulatrices (afin de permettre la transcription) ;

(3) en aval un terminateur de transcription. Une séquence est un enchaînement de nucléotides particulier. Le choix des séquences régulatrices permet d'orienter l'expression du gène, de la limiter à une partie de l'organisme (feuilles ou racines, glandes mammaires, etc.) ou à un stade de son développement.

Dans certains cas, l'insertion du transgène se fait par l'intermédiaire d'un vecteur. Ce vecteur peut comporter des séquences de régulation, réplication ou encore des marqueurs de sélection. Les vecteurs les plus connus sont les plasmides, petites boucles d'ADN d'origine bactérienne. Les séquences de régulation comportent obligatoirement un promoteur adapté à l'organisme receveur. Les marqueurs de sélection sont généralement des gènes de résistances à des antibiotiques, des herbicides ou des pesticides. La transformation de l'organisme cible, par intégration de l'ADN de l'organisme d'origine, support de l'information génétique, dans les cellules de l'organisme cible. L'introduction du transgène, ou du vecteur dans le génome de la cellule, peut se faire par perméabilisation des membranes (bactéries, levures), par un procédé mécanique (projection de microbilles de tungstène ou d'or portant le plasmide), ou encore par un vecteur biologique (une bactérie, Agrobacterium tumefaciens pour la transformation des plantes ou un phage pour la transformation des bactéries). Il est également possible d'introduire la construction génique directement, par microinjection dans la cellule. La sélection des cellules transformées, à l'aide par exemple, d'éléments discriminants inclus dans le transgène. Ainsi, en introduisant un gène de résistance à un antibiotique dans le plasmide et en mettant les bactéries transformées en contact avec l'antibiotique concerné, ne survivront que les bactéries ayant reçu le transgène.

1- Ce n’est pas un gène en tant que tel que l’on transfère mais une construction complètement artificielle, chimérique, rassemblant des éléments génétiques provenant d’organismes très divers.

2- L’intégration réussie d’ADN chimère dans le génome d’un organisme étranger est un évènement extrêmement rare, malgré tous les artifices mis en œuvre dans la transgenèse. C’est pourquoi il est nécessaire d’ajouter un gène marqueur permettant une sélection aisée des cellules ayant intégré le transgène.

3- En dehors du génome d’origine (organisme donneur), le gène d’intérêt s’exprime peu ou pas du tout. Les interactions avec les autres gènes sont nombreuses. Aussi on rajoute une portion d’ADN particulière (le promoteur) extraite de virus qui contourne les mécanismes de contrôle de l’organisme receveur.

4- L’insertion dans le génome de l’organisme receveur se fait largement au hasard, par exemple au milieu d’un gène, ce qui peut conduire à activer ou éteindre certaines fonctions.

  • Avec la transgenèse, c'est assez facile : je cherche, chez l'homme, le gène qui lui permet de fabriquer de l'insuline, et je le mets dans une bactérie. Ensuite, je n'ai plus qu'à cultiver les nouvelles bactéries transgéniques ainsi obtenues : Grâce au gène humain que je leur ai injecté, ces bactéries sont devenues capables, exactement comme l'homme, de fabriquer de l'insuline humaine! Il n'y a plus qu'à la récupérer pour soigner les malades.
  • Un être transgénique n’existe donc pas à l’état naturel. La transgenèse n’a rien de comparable avec la sélection classique qui utilise les mécanismes de reproduction d’une plante (cf. Semences : définitions, lois et marché mondial) et n’introduit pas de gène étranger à une espèce. Si certains micro-organismes comme les virus ont cette capacité de franchir la barrière des espèces en introduisant leur gène dans un génome végétal, une fraise ne s’est encore jamais « croisée » avec un poisson. Il est donc faux de dire que la nature a toujours fait des « OGM » et encore moins des OGM transgéniques.

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Définition graphique

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  • Cohen.svt.free.fr

  • De la transgenèse animale à la biothérapie chez l'Homme

  • www.Cnrs.fr

  • mairymc.free.fr


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Puce-didaquest.png Exemples, applications, utilisations

  • Il existe de nombreuses applications à la transgenèse, mais en voici un exemple pour bien comprendre :

L'être humain produit dans son corps une substance, l'insuline, qui lui permet de réguler la quantité de sucre dans son sang. Pour cela, il dispose d'un gène, qui "explique" à son corps comment faire cette insuline.

Chez certaines personnes, ce gène ne fonctionne pas correctement : ces personnes ne fabriquent donc pas d'insuline, et deviennent malades : c'est ce que l'on appelle le diabète.

On peut facilement soigner les diabétiques : il suffit de leur faire une piqûre d'insuline. Le problème, c'est que seule l'insuline fabriquée par les êtres humains marche. Alors comment faire? On ne peut pas élever des êtres humains pour leur prendre leur insuline afin de soigner les diabétiques, bien sûr...

Avec la transgenèse, c'est assez facile : je cherche, chez l'homme, le gène qui lui permet de fabriquer de l'insuline, et je le mets dans une bactérie. Ensuite, je n'ai plus qu'à cultiver les nouvelles bactéries transgéniques ainsi obtenues : Grâce au gène humain que je leur ai injecté, ces bactéries sont devenues capables, exactement comme l'homme, de fabriquer de l'insuline humaine! Il n'y a plus qu'à la récupérer pour soigner les malades.

  • Il existe plusieurs autres utilisations de la transgenèse :

pour fabriquer des médicaments : certaines substances fabriquées par le corps humain, peuvent être utilisées comme médicament. Mais on ne peut pas élever des êtres humains pour obtenir ces médicaments : on trouve donc le gène qui permet à l'être humain de les fabriquer, et on le met dans un autre être vivant qu'on cultive, une plante ou une bactérie, par exemple, qui devient capable de fabriquer la substance. certaines plantes produisent des substances qui peuvent être utilisées comme médicament, mais elles sont trop petites pour qu'on puisse produire suffisamment de médicament en les cultivant ; on trouve donc le gène qui permet à la plante de produire le médicament, et on le met dans une plante beaucoup plus grosse, comme le maïs, par exemple, que l'on cultive afin de produire suffisamment de médicament. pour améliorer les espèces cultivées : par la transgenèse, on peut rendre une plante capable de pousser plus vite, ou de fabriquer des insecticides, etc. pour la recherche sur les OGM : pour avoir des informations sur les OGM, il est nécessaire d'avoir des OGM, et donc, de les fabriquer.

  • Quand on injecte un gène dans l'ADN d'un être vivant, il n'y a aucun moyen de prévoir où, dans l'ADN, ce gène va s'insérer. Il y a donc un gros risque que le gène soit inséré au milieu d'un autre gène très important : le gène ainsi coupé ne va plus fonctionner, et la transgenèse aura échoué.

On injecte donc le gène dans un grand nombre de cellules à la fois ; la plupart du temps, cela ne marche pas. Quand ça marche, la plupart du temps, cela abîme les gènes de la cellule, qui meurt, ou ne peut pas bien se développer. Il ne reste donc que quelques cellules, chez qui, par hasard, le transgène s'est inséré au bon endroit. On garde donc ces quelques cellules pour les cultiver, par clonage, et refaire un être vivant entier, qui sera un être vivant transgénique.


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Puce-didaquest.png Erreurs ou confusions éventuelles

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essayent. Cette difficulté à lier les divers niveaux impliqués en génétique est aussi due, selon lui, au fait que ces niveaux sont enseignés séparément dans le temps, dans des classes différentes (3ème, 2nde en cursus général en France), et dans des matières différentes (biologie et chimie pour le niveau moléculaire).Obstacle didactique:Par exemple la difficulté d'assimiler la séquence des bases azotées qui constituent un gène.et que cette séquence porte l'information génétique correspondant à un caractère bien déterminé tels que, la couleur des yeux, la forme du nez,etc.

  • raisonner à différents niveaux biologiques. Les auteurs remarquent aussi que les élèves ont des difficultés à appréhender des phénomènes génétiques qui leur semblent invisibles et inaccessibles, qu’ils ne peuvent expérimenter directement. Un autre problème est l’habitude de l’utilisation d’analogies en sciences pour expliquer les phénomènes. Ainsi, les élèves en viennent à attribuer au noyau une fonction équivalente à celle du cerveau, mais au niveau

de la cellule. 

Les obstacles à l’apprentissage de la génétique ont été répertoriés par de nombreux travaux en France et à l’étranger. Ces travaux montrent que les notions de la génétique moderne, enseignées en France à partir de la classe de troisième, sont difficiles à concevoir pour les élèves. Ils montrent également que les scientifiques ont également buté sur des obstacles parfois pendant plus d’un siècle. Hélène Fayolle (2009), a par exemple étudié la construction des idées au cours de l’histoire des sciences et elle a identifié les principaux obstacles épistémologiques à la construction du concept d’ADN : la condensation-décondensation de la chromatine (l’identification des chromosomes comme support de l’hérédité et le fait qu’une même molécule peut présenter différentes formes selon qu’elle soit condensée ou décondensée) ; la notion de code génétique (le caractère ontologique de la notion de gène comme unité physique et comme unité d’information) ; la nature du lien entre bases, gènes et chromosomes ; le support de l’hérédité et l’évolution des espèces.

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Puce-didaquest.png Questions possibles



Puce-didaquest.png Liaisons enseignements et programmes

Idées ou Réflexions liées à son enseignement

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    • Notre objectif est de montrer comment étayer la conception expérimentale par
des environnements informatiques. Nous nous centrons sur la prise en charge 
par ces étayages de trois difficultés : les conceptions des élèves sur les 
notions en jeu, le caractère abstrait et non visible des éléments de savoirs 
objets d’apprentissage et la complexité de la démarche d’investigation. Nous 
montrerons que les possibilités qu’offre l’informatique sont une valeur 
ajoutée pour l’apprentissage de ces notions.

La prise en compte didactique des obstacles : Comment opérer face à 
l’obstacle ?
Astolfi (1996) propose six étapes nécessaires pour la prise en compte des 
erreurs:

1 – Les entendre par une écoute positive de ce qu’expriment les élèves (ce qui implique de ne pas écouter seulement les réponses justes et d’en déduire que tout fonctionne).

2 – Les comprendre en postulant que les erreurs ne sont pas fortuites mais méritent d’être analysées (éviter les pièges faciles du type : l’élève s’en moque, est paresseux, ne comprend rien à rien… la prise en compte réelle des besoins et des limites des élèves, comme de leurs capacités, induit d’emblée un meilleur rapport de l’élève aux apprentissages et diminue significativement – ne les arrête pas, évidemment – les actions parasites).

3 – Les faire identifier par les élèves : elles sont en général dissimulées, vu le fonctionnement inconscient des représentations, par conséquent la prise de conscience par chacun contribue à leur évolution.

4 – Les faire comparer par les élèves ce qui favorise la décentration des points de vue, et révèle aux élèves une diversité qu’ils n’imaginent pas dans les idées en présence dans la classe pour expliquer un même phénomène.

5 – Les faire discuter en provoquant des débats, des conflits socio-cognitifs dont la psychologie indique que ce sont d’importants leviers du développement intellectuel.

→ négociation, argumentation entre élèves, avec recours à un arbitrage.

6 – Les suivre en surveillant leur évolution à court et moyen terme, au long de la scolarité obligatoire et d’abord au cours d’une même année.


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Aides et astuces

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    • L’éducation doit intégrer des technologies comme l’imagerie, les simulations, la visualisation de phénomènes ou de molécules avec un degré élevé de résolution et la mise à disposition de ressources via des plateformes numériques. L’utilisation du numérique permet l’élaboration de situations expérimentales à partir de référents empiriques virtuels que les élèves peuvent « manipuler » via des environnements informatiques. Les simulations permettent en particulier la manipulation, la visualisation et l’exploration du modèle et de ses virtualités. En nous plaçant dans le contexte pédagogique de la démarche d’investigation, notre proposition consiste à laisser à l’élève la charge de concevoir les expérimentations. Cela amène les élèves à clarifier leur pensée par la production de représentations externes.


  • Nous considérons trois types d’étayage (Wood, Bruner & Ross, 1976) qui prennent en charge les difficultés des élèves : type 1 : l’explicitation de la pensée de l’élève par le développement d’activités cognitives (anticipation et planification) et par la production par l’élève de représentations externes lors de la conception expérimentale sous différents registres sémiotiques (mobilisation de conceptions, prises de décisions sur les stratégies de résolution de problème) ; type 2 : une aide à la visualisation et à la représentation concrète des objets (séquence de nucléotides, gène, chromosomes, allèle) ; type 3 : la structuration des différentes étapes de la démarche d’investigation expérimentale afin d’en alléger sa complexité.



Education: Autres liens, sites ou portails

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*Le code génétique: Animation pédagogique qui retrace étape par étape le flux de l'information génétique pour l'enseignement du code génétique en triplet.
  • Le génie du génome : Initiation aux notions de base de la génétique et de la génomique: cellule, chromosome, ADN,protéine,hérédité,reproduction,clonage,OGM, recherche, jeux interactifs, glossaire, itinéraire, exposition. *Genoscope:.La mission du centre national de Séquençage(France)est de produire et d'interpréter les génomes séquencés et analysés(microbes, plantes, animaux, humain)




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