Le clonage d’ADN – également connu sous le nom de clonage moléculaire, clonage de gènes et technologie de l’ADN recombinant – fait référence au processus de création de plusieurs copies d’un ou de plusieurs fragments d’ADN isolés par des méthodes in vitro ou in vivo. Il est possible de cloner des fragments de gènes entiers, des portions aléatoires de fragments d’ADN ou des séquences d’ADN spécifiques. Outre le clonage d’ADN, deux autres principaux types de clonage sont le clonage reproductif, qui concerne le clonage humain et animal, et le clonage thérapeutique, qui concerne le clonage embryonnaire pour récolter des cellules souches à des fins de recherche et de traitement médical potentiel.
Il existe différentes procédures pour le clonage d’ADN, mais certaines étapes sont constantes pour tous. Le processus commence par isoler un fragment d’ADN ou des fragments d’intérêt de l’ADN chromosomique en utilisant des enzymes de restriction ou des oligonucléotides synthétisés chimiquement. D’autres méthodes pour y parvenir comprennent différentes procédures telles que la réaction en chaîne par polymérase (PCR), l’électrophorèse sur gel d’agarose et la sonication de l’ADN.
Le fragment d’ADN isolé doit maintenant être lié à une séquence d’ADN primaire qui est capable de se répliquer et de se propager à la fois elle-même et le fragment d’ADN qui lui est lié. Une enzyme de restriction coupe une molécule d’ADN auto-répliquante et le fragment d’ADN isolé y est inséré par une procédure de ligature, reliant le fragment à un morceau plus gros. Les fragments d’ADN ainsi réunis artificiellement sont appelés ADN recombinant.
Une fois les deux parties jointes, le plasmide avec l’insert d’ADN est inséré dans des cellules hôtes bactériennes ou mammifères. Des techniques alternatives telles que la sensibilisation chimique des cellules, l’électroporation et la biolistique peuvent également être utilisées. Le plasmide contient généralement des marqueurs de résistance aux antibiotiques sélectionnables et/ou des marqueurs de sélection de couleur, qui permettent de savoir plus facilement si les cellules ont été transfectées avec succès avec le plasmide d’insertion d’ADN. Les marqueurs de résistance aux antibiotiques permettent uniquement aux cellules dans lesquelles le plasmide a été transfecté de croître, et les marqueurs de sélection de couleur fournissent des marques visibles qui peuvent être observées.
Les cellules transfectées sont cultivées et la prolifération de l’ADN recombinant a lieu. Les clones résultants sont des organismes génétiquement identiques contenant l’ADN recombinant. Cela peut être confirmé en utilisant la PCR, l’analyse des fragments de restriction ou d’autres méthodes de séquençage de l’ADN.
Le clonage de l’ADN est utile pour avoir un aperçu de la constitution génétique d’un organisme et de la façon dont cela affecte et influence les processus de vie de l’organisme. Le clonage d’ADN est utilisé dans la prise d’empreintes génétiques; en génie génétique pour créer des plantes avec une meilleure valeur nutritionnelle, ou une meilleure résistance aux maladies et aux animaux avec des caractéristiques génétiques souhaitables ; dans la production de protéines ; et dans le séquençage des génomes pour déchiffrer les séquences de protéines ou d’ARN codées et l’expression des protéines.
En thérapie génique, le clonage d’ADN est utilisé pour développer de nouveaux traitements pour les troubles génétiques. La technologie de l’ADN recombinant a produit plus de 100 produits pour le traitement de la santé humaine, tels que : l’insuline pour les diabétiques, le facteur VIII et le facteur IX pour l’hémophilie A et B, et l’érythropoïétine (EPO) pour le traitement de l’anémie.