Introduire un gène humain dans une bactérie

Le plasmide d'une bactérie se compose, tout comme les gènes humains, d'ADN. C'est un anneau d'ADN. On peut introduire un gène humain dans un plasmide. On parle alors de recombinaison d'ADN.

Les généticiens s'intéressent souvent à un gène spécifique. Afin de pouvoir l'étudier ou travailler avec ce dernier, ce gène est introduit dans des bactéries.

Tout d'abord, le généticien doit préparer l'ADN de la manière suivante:

a) Le gène qui doit être introduit dans le plasmide bactérien doit d'abord être isolé à partir d'une cellule, humaine par exemple.
b) Le plasmide doit être extrait de bactéries.

Tous deux doivent être coupés de manière à ce que le morceau d'ADN contenant le gène intéressant puisse être introduit dans le plasmide bactérien. Pour cela, le généticien ajoute des ciseaux à ADN appelés enzymes de restriction:

a) Ces ciseaux coupent l'ADN humain à plusieurs endroits. Il en résulte de nombreux bouts d'ADN. Le généticien isole le morceau d'ADN portant le gène qui l'intéresse à l'aide de l'électrophorèse sur gel (voir chapitre à ce sujet).
b) Le plasmide lui est coupé seulement à un endroit. L'anneau d'ADN est alors ouvert.

L'ADN humain ainsi que le plasmide doivent être coupés avec les mêmes ciseaux de manière à ce que leurs extrémités se complémentent. A l'aide de colle à ADN, les ligases, les extrémités sont liées ensemble.

Il en résulte un anneau d'ADN recombinant: un plasmide bactérien contenant un gène humain.

Afin de pouvoir continuer à travailler avec le gène maintenant intégré dans le plasmide bactérien, ce dernier doit être réintroduit dans une bactérie.

Le généticien place bactéries et plasmides dans un tube contenant une solution nutritive.

Les bactéries n'absorbent les plasmides que quand elles sont traitées avec de la chaleur, c'est pourquoi on plonge le tube pour un instant dans l'eau chaude (56°C). En raison de la chaleur, les bactéries subissent un choc: de petits trous se forment au niveau de leur paroi cellulaire à travers desquels le plasmide peut alors être absorbé. Au moment où l'on retire le tube de l'eau chaude, les trous se referment et le plasmide reste enfermé à l'intérieur de la bactérie.

En réalité, seule une bactérie sur 100'000 absorbe le plasmide. Comment peut-on reconnaître les bactéries portant le plasmide de celles ne le portant pas?

Le plasmide contient un gène protecteur: grâce à ce gène, la bactérie produit une protéine lui permettant de se protéger d'un poison anti-bactérien (antibiotique). Le poison anti-bactérien est déposé sur une plaque en plastique recouverte de substances nutritives sous forme d'un gel. Les bactéries sont alors versées sur cette plaque. Après quelques heures passées à 37°C, seules les bactéries possédant le plasmide contenant le gène protecteur sont capables de se multiplier. Sur la plaque, il ne reste donc que les bactéries qui portent un plasmide recombinant, les autres étant mortes.

Le généticien prélève alors un amas de bactéries qu'il place dans une solution nutritive pendant plusieurs heures dans une couveuse. Les bactéries se multiplient. Etant donné qu'elles possèdent toutes le plasmide recombinant contenant le gène humain, elles produisent la protéine correspondante. Cette dernière peut être isolée des bactéries et être utilisée, par exemple, en guise de médicament.