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HAL Id: hal-02437608 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02437608 Submitted on 13 Jan 2020 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Distributed under a Creative Commons Attribution - NonCommercial - NoDerivatives| 4.0 International License Utilisation des nouveaux outils de biotechnologie pour la xénotransplantation Geneviève Jolivet To cite this version: Geneviève Jolivet. Utilisation des nouveaux outils de biotechnologie pour la xénotransplantation. Bul- letin de l’Académie Vétérinaire de France, Académie vétérinaire de France, 2019, ￿10.4267/2042/70603￿. ￿hal-02437608￿ EARLY-VIEW BAVF COMMUNICATION Cet article est publié sous licence creative commons CC-BY-NC-ND 4.0 Bull. Acad. Vét. France — 2019 — http://www.academie-veterinaire-defrance.org/ UTILISATION DES NOUVEAUX OUTILS DE BIOTECHNOLOGIE POUR LA XÉNOTRANSPLANTATION USE OF NEW BIOTECHNOLOGY TOOLS FOR XENOTRANSPLANTATION Par Geneviève JOLIVET(1) (Communication présentée le 3 Octobre 2019, Manuscrit accepté le 9 Novembre 2019) La xénotransplantation est une approche séduisante, tentée à de nombreuses reprises depuis plus d’un siècle, pour subvenir au manque d’organes ou de tissus humains pour les transplantations. Modifier génétiquement les tissus de donneurs de greffon de mammifères d’élevage, en particulier, est une des stratégies mises en œuvre afin de limiter le rejet par l’hôte. Cependant, un nombre considérable de gènes est impliqué dans les mécanismes de rejet. Ainsi, la production d’animaux génétiquement modifiés répondant aux critères nécessaires est très complexe. L’émergence d’outils performants de biotechnologie (comme l’outil CRISPR/Cas9) a redonné un nouveau souffle aux recherches dans ce domaine. Une abondante littérature existe qui fait le point sur les différentes approches et les ten­ tatives en cours ou en prévision, utilisant soit des cellules et des tissus, soit des organes issus de ces animaux génétiquement modifiés. Mots-clés : xenotransplantation, genome editing, crispr/cas9, éthique, activation du complement, retrovirus endogène. Résumé (1)  UMR BDR, INRA, ENVA, Université Paris Saclay, 78350, Jouy en Josas, France. Courriel : genevieve.jolivet@inra.fr Xenotransplantation is a seductive approach that has been tried many times for over a century in order to circumvent the lack of human organs or tissues for transplantation. Performing genetic alterations in the mammalian organs or tissues is one of the strategies implemented to limit rejection by the hosts. However, a considerable number of genes are involved in the mechanisms of tissue rejection and the production of genetically modified animals meeting the necessary criteria is rather complex. The emergence of powerful biotechnology tools (such as the CRISPR / Cas9 system) has opened new avenues to research in this area. An abundant literature exists which reviews the different approaches and current or planned attempts, using either cells and tissues, or organs from genetically modified animals. Keywords: xenotransplantation, genome editing, crispr/cas9, ethics, complement activation, endogenous retrovirus. Abstract INTRODUCTION La transplantation d’organes est la seule issue possible pour assurer la survie de nombreux patients. Malheureusement, le nombre d’organes pouvant être transplantés est très inférieur aux besoins. Ainsi, en moyenne, sur la population mondiale, moins du tiers des patients en attente de greffe seront ainsi opérés et pourront être sauvés. Ces chiffres sont très variables selon les pays, allant de plus de 35 par million d’habitants en Espagne, à moins de 0,6 donneurs en Chine, les variations étant parfois consécutives à des pratiques religieuses et traditionnelles difficiles à contourner (Pan et al, 2019). Cette pénurie d’organes entraîne parfois des trafics d’organes humains totalement inadmissibles. La xénotransplantation qui consiste à transplanter chez l’humain DOI : 10.4267/2042/70603 1 Zona pellucida Polar bodies A EARLY-VIEW BAVF COMMUNICATION Cet article est publié sous licence creative commons CC-BY-NC-ND 4.0 Bull. Acad. Vét. France — 2019 — http://www.academie-veterinaire-defrance.org/ des organes prélevés chez des animaux pourrait apporter des solutions significatives. Cependant, la xénotransplantation se heurte au problème majeur du rejet du greffon par l’hôte. De plus, il est nécessaire de transplanter un organe sain dépourvu d’agent pathogènes transmissibles. La stratégie qui consiste à utiliser des greffons issus d’animaux génétiquement modifiés capables d’être tolérés par l’hôte est à l’heure actuelle très sérieu­ sement envisagée et de nombreuses expérimentations sur les animaux ont été entreprises dès qu’il a été possible de produire de tels animaux génétiquement modifiés.  LE PORC, UNE ESPÈCE DE CHOIX POUR LA XÉNOGREFFE Dans cette stratégie, l’espèce animale donneuse d’organe doit répondre à divers critères : 1. pouvoir être génétiquement modifiée pour que le greffon soit toléré par l’hôte, 2. posséder des organes d’une taille compatible avec la taille humaine. Les primates sont éliminés de ce choix essentiellement pour des raisons éthiques. Le porc est en revanche un excellent candidat. En effet, la taille des organes est proche de la taille des organes humains et la physiologie du porc est proche de celle de l’hu­ main en ce qui concerne de nombreuses fonctions. Enfin, la production de porcs génétiquement modifiés est non seulement possible mais aussi particulièrement efficace. Dans les années 90 cette production se faisait par addition de gène(s) (transgénèse additive) via la microinjection d’une solution d’ADN dans un des pronoyaux du zygote unicellulaire de porc (Figure 1). Cette manipulation était cependant assez difficile, le repérage des pro­ noyaux étant souvent impossible dans le cytoplasme du zygote, souvent très opaque chez cette espèce. Il fallait alors procéder à la centrifugation du zygote pour condenser les inclusions cytoplas­ miques, ce qui permettait de révéler la position des pronoyaux et de pratiquer l’injection. La poursuite du développement de cet embryon était bien évidemment très compromise par toutes ces opérations. Un nombre important de travaux a été alors entre­ pris pour produire des porcs génétiquement modifiés pouvant donner des greffons (voir la revue de Carrington et al, 1997 et les citations incluses). La stratégie consistait à réduire voire sup­ primer la réponse immunitaire de l’hôte. Pour cela, il avait été montré que la sur-expression par le greffon de porc de protéines humaines connues pour leur activité inhibitrice de la réponse immunitaire permettait de limiter l’apparition du phénomène de rejet. Il s’agissait de protéines membranaires régulatrices de l’activation du complément comme CD35, CD46, CD55 ou DAF (decay accelerating factor), CD59, HRF.  LE CLONAGE SOMATIQUE PAR TRANSFERT DE NOYAU CHEZ LE PORC : UNE AVANCÉE SIGNIFICATIVE POUR LA PRODUCTION DE GREFFONS GÉNÉTIQUEMENT MODIFIÉS Depuis la fin des années 90, avec l’essor du clonage par transfert de noyau de cellules somatiques, l’introduction de modifications ciblées dans le génome est devenue possible chez diverses espèces d’élevage chez lesquelles aucune cellule souche pluripotente ne pouvait être utilisée à cet effet (Figure 2). Chez le porc, la produc­ tion d’animaux génétiquement modifiés par transfert de noyaux de cellules somatiques, elles-mêmes soumises à une modification génétique ciblée et sélectionnées pour la présence de cette modi­ fication est particulièrement efficace. C’est vraisemblablement une des raisons pour laquelle le porc est devenu une espèce de choix pour la production d’organes comme greffons potentiels pour l’humain. Grace à ce nouvel outil, il devenait possible d’introduire un décalage du cadre de lecture dans la séquence du gène choisi et de provoquer ainsi l’arrêt de l’expression de ce gène. C’est à ce moment-là que de nouvelles stratégies ont été déployées dans le cadre de la xénotransplantation. Supprimer certains antigènes de surface était donc possible en supprimant l’expression d’enzymes responsables de la synthèse de ces anti­ gènes. Une des premières cibles a été la suppression de l’antigène a1,3-galactose, présent à la surface de toutes les cellules chez la plupart des mammifères mais pas chez les primates. L’expression du gène de l’enzyme responsable de la synthèse de cet antigène (gène GGTA1 pour a-1,3-galactosyltransferase) a donc été suppri­ mée chez le porc et de nombreux essais de xenotransplantation ont alors été effectués à partir de greffons en provenance de porcs KO pour ce gène. Après de nombreux essais, des avancées notoires et spectaculaires ont été obtenues mais, dans l’ensemble, Figure 1 : Microinjection dans l’embryon unicellulaire de porc. A) schéma de la méthode d’injection classique dans le zygote unicellulaire avant la fusion des 2 pro­ noyaux. B) photographie du champ microscopique pour montrer l’opacité du cytoplasme de zygote porcin. C) après centrifugation du zygote, les inclusions cytoplasmiques sont concentrées dans un espace réduit du cytoplasme dévoilant ainsi la position des deux pronoyaux. D’après Hammer et al. (1995) et Garrels et al. (2011). DOI : 10.4267/2042/70603 2 Modifica(on du génome des cellules « donneuses » Très efficace chez le porc, les bovins…mais peu chez les autres espèces! Modification du génome par le biais du clonage par transfert de noyau de cellule somatique Élimination du noyau de l’ovocyte et du globule polaire Donneuse d’ovocytes Donneur de noyaux Injec(on d’une cellule « donneuse» sous la pellucide puis choc électrique EARLY-VIEW BAVF COMMUNICATION Cet article est publié sous licence creative commons CC-BY-NC-ND 4.0 Bull. Acad. Vét. France — 2019 — http://www.academie-veterinaire-defrance.org/ les résultats n’étaient pas suffisants. Il était évident qu’il fallait cumuler toutes les stratégies, c’est-à-dire éliminer les antigènes de uploads/Management/ jolivet-2019-utilisation-des-nouveaux-outils-de-biotechnologie-pour-la-xe-notransplantation.pdf

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• Publié le Aoû 28, 2022
• Catégorie Management
• Langue French
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