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Fiche de révision :
Les Biotechnologies

Les biotechnologies regroupent les techniques utilisant le vivant à des fins médicales, agricoles ou industrielles. La PCR, le génie génétique, les OGM et CRISPR sont au cœur des enjeux scientifiques et éthiques contemporains.

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La PCR (réaction en chaîne par polymérase)
Définition
Technique d'amplification in vitro d'une séquence d'ADN spécifique. Utilise deux amorces (primers) encadrant la séquence cible, une ADN polymérase thermostable (Taq polymérase) et des cycles de dénaturation (95°C), hybridation (60°C) et élongation (72°C). Un million de copies en 30 cycles.
Question probable
Décrivez le principe et les applications de la PCR.
Réponse
→La PCR (Polymerase Chain Reaction, inventée par Kary Mullis, 1983) amplifie exponentiellement une séquence ADN. Cycle : (1) dénaturation à 95°C — les deux brins se séparent ; (2) hybridation à ~60°C — les amorces se fixent sur les brins complémentaires ; (3) élongation à 72°C — la Taq polymérase synthétise les brins complémentaires. Après n cycles, on obtient 2ⁿ copies. Applications : diagnostic médical (PCR COVID, VIH), criminologie (empreinte ADN), paléogénétique (ADN ancien), OGM (détection).
Mnémotechnique
PCR : Dénaturation (95°C) → Hybridation amorces (60°C) → Élongation Taq (72°C). 30 cycles = copies. Mullis 1983. 'D-H-E : Dé-Hybride-Élongue'.
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Le génie génétique et les OGM
Définition
Le génie génétique permet de modifier le génome d'un organisme par introduction, suppression ou modification de gènes. Les OGM (organismes génétiquement modifiés) portent un gène étranger. Les enzymes de restriction coupent l'ADN ; les ligases relient les fragments.
Question probable
Expliquez le principe de la création d'un OGM.
Réponse
→Création d'un OGM : (1) isolement du gène d'intérêt (ex. gène de l'insuline humaine) ; (2) clonage du gène dans un vecteur plasmidique (restriction + ligation) ; (3) introduction du plasmide recombinant dans la cellule hôte (bactérie, plante, animal) par électroporation, Agrobacterium (plantes), ou micro-injection ; (4) sélection des cellules ayant intégré le transgène. Applications : insuline humaine produite par E. coli (1982), plantes Bt (résistantes aux insectes via toxine de Bacillus thuringiensis), riz doré (béta-carotène), thérapie génique.
Mnémotechnique
OGM : Isoler gène → Vecteur plasmide → Cellule hôte → Sélection. Restriction = ciseaux, Ligase = colle. E. coli → insuline humaine depuis 1982.
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CRISPR-Cas9 : l'édition du génome
Définition
CRISPR-Cas9 est un système d'édition du génome de précision issu des bactéries. Un ARN guide (sgRNA) dirige la nucléase Cas9 vers une séquence cible spécifique de l'ADN, où elle effectue une coupure double brin. La cellule répare la coupure par recombinaison homologue ou NHEJ.
Question probable
Comment fonctionne la technique CRISPR-Cas9 ?
Réponse
→CRISPR-Cas9 (prix Nobel Doudna et Charpentier, 2020) : l'ARN guide (sgRNA, 20 nucléotides) est complémentaire de la séquence cible de l'ADN. Il guide la protéine Cas9 (nucléase) jusqu'à la cible → Cas9 coupe les deux brins d'ADN. La cellule répare : par NHEJ (non-homologous end joining, imprécis → knock-out du gène) ou par recombinaison homologue si un ADN donneur est fourni (modification précise). Applications : thérapies géniques (drépanocytose, , modèles animaux de maladies, amélioration des plantes, éradication de maladies vectorielles. Enjeux éthiques : modification du génome germinal humain (bébés OGM — cas He Jiankui, 2018, condamné).
Mnémotechnique
CRISPR : sgRNA (guide) + Cas9 (ciseau) → coupe ADN → NHEJ (KO) ou recombinaison (précis). Nobel 2020. Applications médicales + éthique = controverse.
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Le clonage
Définition
Le clonage reproductif consiste à créer un individu génétiquement identique à un donneur par transfert de noyau (SCNT) dans un ovocyte énucléé. Dolly (brebis, 1996, Ian Wilmut) est le premier mammifère cloné à partir d'une cellule somatique adulte. Distinct du clonage thérapeutique (cellules souches).
Question probable
Expliquez le principe du clonage par transfert de noyau.
Réponse
→Clonage par SCNT (Somatic Cell Nuclear Transfer) : (1) extraction du noyau d'une cellule somatique donneuse (ex. cellule mammaire de brebis Finn Dorset) ; (2) introduction dans un ovocyte énucléé (noyau retiré) de brebis Blackface ; (3) stimulation électrique → fusion et division cellulaire → embryon → implantation dans une mère porteuse. Résultat : brebis Dolly (1996), génétiquement identique à la donneuse du noyau. Le clonage reproductif humain est interdit par la quasi-totalité des pays. Le clonage thérapeutique vise à produire des cellules souches totipotentes pour la médecine régénératrice.
Mnémotechnique
Clonage SCNT : Noyau donneur + Ovocyte énucléé → Embryon → Clone. Dolly 1996 = 1ère brebis clonée. Reproductif (interdit chez l'humain) Thérapeutique.
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Applications médicales et enjeux éthiques
Définition
Les biotechnologies ont des applications médicales majeures : vaccins recombinants, thérapies géniques, anticorps monoclonaux, médicaments produits par OGM. Elles soulèvent des questions éthiques : brevetabilité du vivant, OGM alimentaires, modification du génome humain, accès aux traitements.
Question probable
Quelles sont les applications médicales des biotechnologies et quelles questions éthiques soulèvent-elles ?
Réponse
→Applications médicales : insuline humaine (bactéries OGM, 1982), hormones de croissance, vaccins recombinants (VHB, HPV), anticorps monoclonaux (Herceptin pour cancer du sein, adalimumab pour maladies auto-immunes), thérapies géniques (ex. thérapie CTL019 — CAR-T pour leucémies), diagnostic moléculaire (PCR). Enjeux éthiques : (1) brevetabilité du vivant — qui possède les séquences génomiques ? (2) OGM alimentaires — risques environnementaux, biodiversité, monopoles semenciers (Monsanto/Bayer) ; (3) modification germinale humaine — He Jiankui condamné (2018) ; (4) accès inégal aux thérapies coûteuses entre pays riches et pauvres.
Mnémotechnique
Biotech médicales : Insuline + vaccins + anticorps monoclonaux + thérapie génique + CAR-T. Éthique : Brevet + OGM alim. + génome humain + accès inégal.
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