Clonage naturel

La différence entre le clonage naturel et le clonage artificiel

Si le clonage artificiel et le clonage naturel aboutissent tous deux au même résultat, à savoir la formation d'un clone, c'est-à-dire d'un organisme dont le génome est identique ou presque identique à celui d'un autre organisme, les circonstances de cette création diffèrent grandement entre les deux. La principale différence entre les deux est que le clonage naturel n'implique pas d'intervention humaine, alors que le clonage artificiel est une technique de génie génétique.

Définition du clonage artificiel et du clonage naturel

Exemples de clonage naturel

Le clonage naturel se produit par le biais de nombreux mécanismes dans la nature, qu'il s'agisse d'organismes unicellulaires ou d'organismes multicellulaires complexes. Certains de ces mécanismes sont décrits ci-dessous, puis étudiés plus en détail. Bien que cet article répartisse les mécanismes entre les plantes et les animaux, il est bon de rappeler qu'il y a des chevauchements entre les deux dans les méthodologies utilisées.

• Fission binaire
• Bourgeonnement
• Fragmentation
• Parthénogenèse
• Propagation végétative
• Production de spores
• Formation de jumeaux monozygotes

Clonage naturel chez les animaux

Fission binaire

La fission binaire est une forme de reproduction asexuée dans laquelle l'organisme parent se divise en deux cellules filles. C'est la principale méthode de reproduction des procaryotes tels que les bactéries et les archées, mais elle se produit également chez les vers plats et les protistes.

Pour commencer le processus, la cellule s'agrandit progressivement afin d'avoir suffisamment de membrane pour contenir le contenu cellulaire nécessaire aux deux cellules filles. La cellule duplique ensuite son matériel génétique avant d'attacher chaque copie aux extrémités opposées de la cellule mère. Enfin, la cellule se sépare en deux nouvelles cellules en formant une nouvelle paroi cellulaire au milieu de la cellule mère, puis en séparant la cellule en deux nouvelles cellules filles.

Le bourgeonnement

Le bourgeonnement est une forme de reproduction similaire à la fission binaire, à une différence près. Au lieu de dupliquer l'ADN puis de diviser la cellule mère en deux cellules filles de taille identique, éliminant ainsi la cellule mère, la nouvelle cellule se développe comme une petite projection à partir de la cellule mère. Il s'agit d'une méthode de reproduction utilisée principalement par les membres du genre animal Hydra, ainsi que par les levures (un type de champignon unicellulaire). Le matériel génétique de l'organisme est dupliqué puis placé dans le petit affleurement de la membrane cellulaire qui, avec le temps, mûrit en une nouvelle cellule et finit par se détacher du corps principal, formant une nouvelle cellule plus petite, et laissant la cellule mère derrière elle pour se reproduire à nouveau. Ce processus est illustré ci-dessous dans la figure 1.

Figure 1. La levure Saccharomyces cerevisiae se reproduisant par bourgeonnement .

Fragmentation

La fragmentation est, comme son nom l'indique, la formation d'organismes clonaux à partir de fragments plus petits de l'organisme parent. Cela peut se produire soit intentionnellement, par la formation de sections de l'organisme conçues pour être intentionnellement détachées ou brisées, pour se développer plus tard en nouveaux clones, soit involontairement à la suite d'un traumatisme de l'organisme. Ces fragments repoussent ensuite pour former deux nouveaux organismes entiers qui sont génétiquement identiques à l'organisme dont proviennent les fragments, créant ainsi des clones. La fragmentation se produit chez de nombreux organismes, notamment les étoiles de mer, certains vers, les éponges et les champignons.

Parthénogenèse

La parthénogenèse est une forme de reproduction dans laquelle un gamète se développe en un nouvel organisme sans subir de fécondation. Cela se produit généralement avec les gamètes femelles, mais aussi avec les gamètes mâles. Il existe de nombreux sous-types de parthénogenèse, qui n'aboutissent pas tous à des organismes clonaux. La parthénogenèse se produit chez les plantes, les insectes et de nombreux types d'animaux. Les organismes qui utilisent cette forme de reproduction peuvent le faire de manière obligatoire (parce qu'ils n'ont pas d'autre moyen), ou de manière facultative, c'est-à-dire que la méthode de reproduction utilisée change en fonction des conditions environnementales.

Formation de jumeaux monozygotes

Les jumeaux peuvent se former de plusieurs façons ; cependant, seuls les jumeaux monozygotes sont génétiquement identiques et sont donc techniquement des clones. Les jumeaux monozygotes apparaissent lorsqu'un ovule est fécondé au cours de la reproduction sexuelle, mais au lieu de former une seule progéniture comme c'est normalement le cas, il se divise en plusieurs progénitures au stade du blastocyste, d'où le terme monozygote, qui signifie plusieurs progénitures à partir d'un zygote. Ce phénomène ne se limite pas aux jumeaux et peut donner naissance à plus de deux enfants identiques ; il s'agit toutefois d'un phénomène rare qui s'ajoute à la division d'un zygote, qui ne se produit déjà que dans environ 3 naissances sur 1000.

Clonage naturel chez les plantes

Ilexiste deux méthodes principales de clonage utilisées par les plantes, la multiplication végétative et la sporulation, mais la sporulation est également utilisée par d'autres organismes que les plantes. La multiplication végétative est également étroitement liée à la fragmentation décrite plus haut dans le clonage naturel des animaux.

Propagation végétative

De nombreuses plantes peuvent faire repousser des organismes entiers à partir de petites sections de tissu végétal, selon un processus connu sous le nom de multiplication végétative. Les plantes contiennent des tissus appelés méristèmes, qui contiennent un certain nombre de cellules totipotentes.

Les espèces végétales qui possèdent de grandes quantités de tissus méristématiques ont plus de facilité à se reproduire par multiplication végétative. Les plantes peuvent produire des structures intentionnellement conçues pour tirer parti de la multiplication végétative, telles que des plantules ou des stolons (figure 2), mais des clones peuvent également naître à partir d'autres parties de la plante qui sont enlevées, une capacité qui est également utilisée pour cloner artificiellement des plantes !

Fig. 2 - Illustration de la formation de nouvelles plantes à partir de stolons, avec le parent initial à droite et les nouvelles plantes à gauche, à différents stades de croissance.

Sporulation

Les spores sont de petites cellules reproductrices unicellulaires qui peuvent être utilisées lors de la reproduction asexuée ou sexuée. Elles sont généralement plus robustes que la cellule mère, ce qui permet à la population de survivre à des stress environnementaux auxquels elle ne pourrait pas survivre autrement. Ce ne sont pas des gamètes car les spores n'ont pas besoin de fusionner avec une autre cellule pour créer un nouvel organisme, les spores formées lors de la reproduction sexuelle étant déjà fécondées par la fusion des gamètes avant leur formation.

Les spores utilisées dans la reproduction asexuée sont formées par mitose et, lorsqu'elles sont exposées à des conditions environnementales appropriées, se développent en de nouveaux organismes identiques au parent. Cette stratégie est utilisée chez les bactéries, les plantes, les champignons, les protozoaires et les algues.

Figure 3 : spores de fougères contenues dans des structures appelées sporanges, qui, une fois libérées, créent des clones de la fougère d'origine.