Les scientifiques créent de l’ADN recombinant en combinant en laboratoire l’ADN de sources différentes, souvent d’autres espèces. Le clonage d’ADN permet aux chercheurs d’étudier des gènes précis en les insérant dans des cellules qui se manipulent facilement, comme les bactéries. Les organismes qui contiennent de l’ADN recombinant sont connus sous le nom d’organismes génétiquement modifiés (OGM). La technologie de l’ADN recombinant produit des organismes avec de nouveaux gènes qui peuvent être bénéfiques à la science, à la médecine et à l’agriculture.
La création d’ADN recombinant implique l’insertion d’un gène d’intérêt dans un vecteur — un véhicule qui transporte de l’ADN étranger dans les cellules hôtes pour la réplication de l’ADN et l’expression des protéines. Les vecteurs de clonage les plus couramment utilisés sont les plasmides, de petits morceaux circulaires d’ADN qui se répliquent indépendamment de l’ADN chromosomique de l’hôte.
Pour créer de l’ADN recombinant, l’ADN du donneur, y compris le gène d’intérêt, et le vecteur sont coupés à des séquences nucléotidiques spécifiques, appelées sites de restriction, à l’aide d’enzymes de restriction. L’enzyme ADN ligase scelle le squelette sucre-phosphate à l’endroit où le gène d’intérêt et le plasmide se connectent.
Le résultat est une molécule d’ADN recombinant composée d’un vecteur avec un morceau intégré de l’ADN du donneur, appelé un insert. Un scientifique peut alors introduire cette molécule d’ADN hybride dans un organisme hôte, généralement des bactéries ou des levures, dans lesquelles elle se réplique facilement et rapidement. Cela crée de nombreuses copies du gène d’intérêt, ce qui est nécessaire pour la recherche scientifique et d’autres applications. Le gène peut également être transcrit et traduit dans la protéine désirée, comme l’insuline humaine, en utilisant la machinerie cellulaire de l’hôte.
La création d’ADN recombinant est un processus imparfait, et des erreurs se produisent souvent. Par exemple, le vecteur peut se fermer sans l’insert ou l’insert peut être incorrect (par exemple, inversé). Avant d’utiliser l’ADN recombinant pour d’autres études, les chercheurs doivent vérifier les erreurs. Le séquençage des nucléotides peut aider à identifier les colonies de bactéries qui portent des plasmides avec l’insert correct.
Les scientifiques utilisent l’ADN recombinant pour étudier les gènes et les protéines
La technologie de l’ADN recombinant est particulièrement avantageuse lorsqu’un scientifique a besoin de nombreuses copies d’un gène d’intérêt ou d’un produit protéique. Cependant, la recherche d’un scientifique peut exiger un niveau supplémentaire de complexité, comme la détection ou la purification de la protéine désirée. Pour atteindre cet objectif, un chercheur peut attacher un marqueur ou un rapporteur — des protéines utilisées pour identifier un produit génétique — à la protéine désirée afin de créer un gène de fusion ou un gène chimérique.
Les scientifiques ont d’abord utilisé la technologie de l’ADN recombinant pour produire de l’insuline humaine dans les bactéries, ce qui a conduit à un traitement pour le diabète. Depuis cette découverte initiale, les chercheurs ont généré d’autres ADN recombinants à des fins thérapeutiques. Les bactéries recombinantes fabriquent l’hormone de croissance humaine — une protéine nécessaire à la croissance et au développement normaux — pour traiter les patients souffrant d’une carence en hormone de croissance. Les cellules de mammifères recombinantes, dérivées de l’homme et des hamsters, produisent le facteur VIII — une protéine nécessaire à la coagulation normale du sang — pour traiter les patients atteints d’hémophilie. De toute évidence, la technologie de l’ADN recombinant est un outil puissant pour la production à grande échelle de protéines essentielles.
Les progrès agricoles de la technologie de l’ADN recombinant ont également un impact sur le bien-être humain. Par exemple, les cultures de producteurs de maïs ont subi d’importants dégâts en raison de la pyrale du maïs, un insecte ravageur. En réponse, les scientifiques ont isolé des gènes d’une bactérie vivant dans le sol, Bacillus thuringiensis (Bt), pour créer du maïs génétiquement modifié et résistant aux insectes ravageurs. Bacillus thuringiensis produit naturellement des protéines qui sont toxiques pour certains insectes, mais pas pour les humains, les plantes ou d’autres animaux. L’introduction de maïs Bt résistant aux insectes ravageurs a amélioré les rendements des cultures et réduit l’utilisation de pesticides chimiques. Ces applications agricoles améliorent la qualité et la quantité de l’approvisionnement alimentaire mondial.
