Transcript Le processus fondamental de la technologie de l`ADN recombiné

APPLICATION DES
BIOTECHNOLOGIES DANS
LE DOMAINE DE LA SANTE
OUSMANE A. KOITA, PharmD, PhD
Université de Bamako
ATELIER DE FORMATION SUR L’EVALUATION ET LA
GESTION DES RISQUES
Région de l’Afrique de l’Ouest et du Centre
BAMAKO, 13-18 Septembre 2010
Contexte (1)
• Le management des risques majeurs est un
•
•
thème qui fait l’objet d’une attention grandissante
de la part des décideurs comme de l’opinion
publique;
Cela en raison notamment de l’importance
accordée à la sécurité humaine sous ses
différents aspects.
Parallèlement, le management des risques
majeurs suscite l’intérêt d’un nombre toujours
plus important de chercheurs et cela dans tous
les domaines de la science.
Contexte (2)
•
•
Cet état de fait politique, social d’une part,
scientifique et universitaire d’autre part
s’accompagne encore fréquemment
1]d’une parcellisation du savoir et
2]d’une
conception
éclatée
du
management qui en diminuent l’efficacité
tant pour ce qui concerne l’identification
des risques que pour la prévention ou la
gestion des catastrophes.
Justification
• C’est
•
pourquoi il apparaît nécessaire de
proposer un cadre intégrateur qui puisse
contenir et agencer les différentes
politiques
publiques
relevant
du
management des risques.
Cet atelier de formation entend combler ce
fossé quant à la fragmentation des
aspects concourant à la prévention et
gestion du risque biosécuritaire.
Introduction (1)
• La biotechnologie moderne s’entend:
1] de l’application des techniques in vitro aux
acides nucléiques, y compris la recombinaison
de l’acide désoxyribonucléique (ADN) et
l’introduction directe d’acides nucléiques dans
des cellules ou organites;
2]
de
la
fusion
cellulaire
d’organismes
n’appartenant pas à la même famille
taxonomique et qui surmontent les barrières
naturelles de la physiologie de la reproduction ou
de la recombinaison et qui ne sont pas des
techniques utilisées pour la reproduction et la
sélection de type classique.
Introduction (2)
• Le processus fondamental de la technologie
de l’ADN recombiné réside autour de l’activité
de l’ADN dans la synthèse des protéines.
• En
intervenant dans ce processus, le
scientifique peut changer la nature de l’ADN
et du produit du gène au sein de l’organisme;
• En insérant des gènes dans le génome d’un
organisme, il peut induire l’organisme à
produire une protéine dont normalement il ne
produit pas.
Technique D’ADN Recombiné
Deux molécules d’ADN
coupées par le même le
enzyme ont les mêmes
bouts
cohésifs
(complémentaires)
et
peuvent
donc
être
soudées par des liaisons
covalentes par l’aide d’un
enzyme ligase. Ainsi, 2
ADNs venant de deux
espèces
différentes
peuvent être soudées et
forment ainsi un ADN
recombiné.
Technologie de l’ADN Recombiné
Cette technologie a été possible grâce à:
• E. coli, la bactérie hôte dont la machinerie
permet la multiplication et la synthèse
protéique.
• Les enzymes de restriction qui coupent le
génome en des séquences spécifiques
• La Polymerase Chain Reaction (PCR)
• Le séquençage
Clonage
Applications dans la Santé
• Produits pharmaceutiques
Insuline dans le diabète;
Hormone de croissance dans le
nanisme;
Tissue Plasminogen Activator (TPA)
dans l’Embolie.
Interféron dans certains types de cancer
Les Applications dans la Santé
• Vaccins
Hépatite B : Recombivax-HB est un vaccin
obtenu par génie génétique par le
Laboratoire Merck-Sharp and Dome.
Ce vaccin utilise une non infectieuse sous
unité virale dérivée de l’antigène de surface
(AgHBs) par des levures. De ce fait, est
exempt de tout matériel sanguin.
• Produits de diagnostic
Sonde d’ADN
Polymerase Chain Reaction (PCR)
Les Applications dans la Santé
• Thérapie génique
Déficit enzymatique: Adenosine Deaminase
(ADA), Insertion dans la moelle osseuse des
lymphocytes transformées. Ces cellules
transformées seront remises au niveau de la
même moelle osseuse afin de permettre aux
cellules altérées de synthétiser l’enzyme en
corrigeant le déficit.
Rôle Physiologique de l’Insuline
• L’insuline est une hormone animale dont la
présence signale aux cellules que l’organisme
est bien nourri, et s’accroit:
 les cellules du foie et du muscle de se procurer
du glucose;
 de le stocker sous forme de glycogène
 les adipocytes à transformer les lipides en
triglycérides.
 Elle est produite et sécrétée par les cellules
beta des îlots de Langerhans du pancréas.
Rôle Physiologique de
l’Insuline
• L’insuline a été découverte en 1921 chez les
patients diabétiques
• Ils avaient un taux de glucose élevé
• L’injection de l’insuline les ramenait le
niveau du sucre à la normale.
• L’insuline utilisée était celle des animaux
des abattoirs.
Effets Secondaires
• Production des anticorps par le système
immunitaire contre l’insuline.
• Réaction inflammatoire au site d’injection.
• Réaction imprévisible des complications par
un usage à long terme.
Les Etapes de la Transgenèse :
Cas de l’Insuline
Structure de l’Insuline
Insuline est une simple et
petite protéine de 51
acides aminés, composée
d’une chaîne
polypeptidique de 30 aa
avec une seconde de 21
aa. Les 2 chaînes sont
reliées entre elles par des
liaisons dissulfiriques.
La Molécule de l’Insuline dans
l’ADN en Double Brin
Le code génétique de
l’insuline se trouve sur
le bras court du
chromosome 11 du
génome humain.
La Bactérie Escherichia Coli, la
cellule hôte du transgène
La machinerie cellulaire
de la bactérie E. coli (flore
intestinale) sera utilisée pour la
multiplication et la synthèse de
l’insuline. Lorsque la bactérie se
reproduit, le gène de insuline se
réplique avec le plasmide.
Lecture du Message Génétique et
Synthèse de la Protéine
Elles se déroulent dans le cytoplasme de la cellule hôte
Incision du Fragment d’ADN qui
Code l’Insuline
Les même enzymes de restriction coupent l’
Les Plasmides contenant les
Chaînes A et B de l’Insuline
Chaque plasmide contient
une des 2 chaînes, la
synthèse protéique aboutira
à la formation de la chaîne
polypeptidique de 30 aa
avec une seconde de 21 aa.
Introduction du Plasmide
contenant le Gène de l’Insuline
Fusion des Chaînes de l’Insuline
A et B avec la protéine de ß Gal
Insertion de la Séquence de la Chaîne
B dans le Plasmide de la Bactérie.
L’Insuline Synthétique
• L’insuline
•
•
humaine est la seule protéine
animale produite par une bactérie dont la
structure est absolument identique à la
molécule naturelle.
Il y a une réduction des complications
résultant de la production des anticorps
La difficulté majeure rencontrée était la
contamination venant de la bactérie hôte,
cela a été considérablement réduite par
des
procédures
innovantes
de
purification.
Hypoglycémie comme complication
• Les
insulines animales étaient les plus
utilisées, et comme corollaire,la production
des anticorps par le sujet.
• Par
contre, des épisodes d’hypoglycémie
étaient observés autant bien chez les
usagés de l’insuline synthétique que les
sujets traités par l’insuline animale.
Conclusion
• Plusieurs
millions
de
sujets
utilisent
quotidiennement l’insuline, démontrant ainsi
l’apport positif de la technologie de l’ADN
recombiné dans la santé.
Les Applications dans la Santé
• Vaccins
Hépatite B : Recombivax-HB est un vaccin
obtenu par génie génétique par le
Laboratoire Merck-Sharp and Dome.
Ce vaccin utilise une non infectieuse sous
unité virale dérivée de l’antigène de surface
(AgHBs) par des levures. De ce fait, est
exempt de tout matériel sanguin.
• Produits de diagnostic
Sonde d’ADN
Polymerase Chain Reaction (PCR)
22
89 76
10
23 21
24
11
19
13
20
25
16
15 14 12
42
3 5 1
18 17
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
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8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
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15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
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22.
23.
24.
25.
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KIDRLIDRI
Improving Vaccine Design by aligning epitopes:
Vaccine-CAD
1
2
3
Design the arrangement of the epitopes to minimize the immunogenicity of peptides
and focus the immune response to the desired epitopes
De Groot AS, Marcon L, Bishop EA, Rivera D, Kutzler M, Weiner DB, Martin W.
HIV vaccine development by computer assisted design: the GAIA vaccine. Vaccine. 2005
Aligning the epitopes into a new “pseudoprotein”:
Construct Design / Assembly
Intended Protein Product: Many epitopes strung together in a “String-of-Beads”
DNA insert
Protein product (folded)
DNA
Vector
32
How to deliver Genome-derived Epitope payloads :
Electroporation methods
http://www.inovio.com/technology_drug.shtml
Synthèse d’un OGM
Preuve de Concept
Etude de toxicité
Mali-001
Activités
Culture et extraction ADN
Antipaludiques
Anti hypertensive
Antidiabétique
Séquençage et assemblage
HLPC
Identification des
groupes chimiques
Séquence
immunostimulante
Intégration génome Bananier
Références Bibliographiques
1. Ethique préventive (gérer les risques et devancer les
crises, Revue internationale d’éthique sociétale et
gouvernementale, Edition LIBER, Automne 2002, Vol. 4,
No 2.
2. Recombinant DNA: James D. Watson et col, 2eme
edition.
3. GAIA Vaccine Development Initiative LBMA-EPIVAX
(Providence, Rhodes Island).
4. Plan stratégique LBMA 2010-2013, Université de
Bamako,
Remerciement
• Union
•
•
•
•
•
Africaine (Bather Kone, Malhet
Teshome)
GTZ (Alexandra Muller & Hermut Mayer)
Université de Bamako (Inamoud Yattara)
Ministère de l’Environnement (Mouhamadou
Traoré)
Le personnel du LBMA
Les participants de l’atelier