Cellules souches et clonage

Janvier 2003Cellules souches et clonagel’humain, un cas à part ?La révision des lois de bioéthique en France et lapublicité faite aux résultats des recherches sur lescellules souches et l’embryon humain ont réactualisécertains débats sur la dignité humaine etle " statut de l’embryon ". Savoir quand débute lavie humaine, et par conséquent, à partir dequand il y a lieu de la respecter comme telle, nerelève pas de la science. L’objet principal du présentdossier est de dresser un état des lieux desrecherches sur les cellules souches (depuis lespremiers travaux, il y a plus de soixante ans, jusqu’àaujourd’hui) et d’en cerner les applicationsprévisibles, notamment en médecine. De façoncomplémentaire, le cadre réglementaire et législatifest décrit. Etablir si les bénéfices escomptéspour la santé publique légitiment les recherchessur les cellules souches et l’embryon humain sortdu cadre de Science & Décision, mais les informationsfigurant dans ce dossier doivent permettreà chacun de se forger une opinion.sommaireLa reproduction ............................................................................................... p. 1Les cellules souches ..................................................................................... p. 2Les cellules souches au laboratoire......................................................... p. 4La production d’animaux par clonage..................................................... p. 5L’utilisation des cellules souches en médecine ................................... p. 7L’assistance médicale à la procréation................................................... p. 8Cadre législatif et recherches sur l’embryonet les cellules souches............................................................................ p. 10Monde économique et recherches sur l’embryonet les cellules souches ........................................................................... p. 11Références...................................................................................................... p. 12La reproductionComment se reproduisentles animaux ?Le seul mode de reproduction desmammifères et de l’homme dans lanature est la reproduction sexuée : unecellule reproductrice mâle (gamètemâle ou spermatozoïde) féconde unecellule reproductrice femelle (gamètefemelle ou ovule ou ovocyte) pour formerun œuf. Celui-ci se divise et prendle nom d’embryon. L’information génétique(génome) du nouvel individuformé à partir de la fusion des deuxgamètes est le résultat du brassage decelle de ses parents.([34])Qu’appelle-t-on embryon ?Qu’appelle-t-on fœtus ?« Nos essais de clonage semblent satisfaisants. Que diriez-vous de passer à autre chose ? »Un embryon est un organisme en coursde développement. En règle générale,le terme couvre toutes les étapes, del’œuf fécondé à la naissance. Chezl’homme, le terme n’est utilisé quependant les deux premiers mois de lagrossesse. Au-delà, et par simpleconvention, l’embryon prend le nomde fœtus ; il présente à ce moment lesgrands traits de la morphologie d’unindividu à sa naissance.([32])

Science & DécisionQuelles sont les grandes étapesdu développement de l’embryonhumain ?La fécondation et les premiers stadesdu développement se déroulent dansla trompe utérine.La fécondation in vitro (FIV) reproduiten laboratoire les deux premiers joursdu développement (de la fécondationau stade d’embryon composé de quatrecellules).L’embryon parvient dans l’utérus aubout de trois à quatre jours. Il s’implanteau sixième jour dans la paroi del’utérus.A ce stade, l’embryon est constituéd’une centaine de cellules de deuxtypes bien distincts : les unes (l’enveloppeexterne) produiront le placentaet les autres (la masse cellulaire interne)donneront naissance à toutes les cellulesdu futur individu.Le premier organe à apparaître est lecoeur, qui se met à battre dès le quatorzièmejour.A ce moment, apparaissent égalementles premières cellules nerveuses ;cependant, l’essentiel du système nerveuxcentral et des organes des sens neseront réellement en place qu’au cinquièmemois. Dans l’état actuel de lamédecine, un prématuré peut êtremaintenu en vie et assisté dans la finde son développement dès qu’il aatteint vingt semaines.([23] p. 460, p. 777, p. 897, p. 917, [34], [35])Comment passe-t-on d’un oeufà un individu composé de centmille milliards de cellules ?Toutes les cellules d’un individu proviennentde la multiplication d’uneseule et même cellule : l’œuf, issu dela fusion d’un ovule et d’un spermatozoïde.Les cellules possèdent toutes lemême génome, la même informationgénétique. A partir de cette information,chaque cellule sait fabriquer lesprotéines qui lui donnent sa morphologie,ses capacités fonctionnelles. Unêtre humain est composé de plus dedeux cents types cellulaires distincts(cellules du foie, cellules du systèmenerveux, cellules du muscle, etc.). L’étatdifférencié (spécialisé) de chaque typecellulaire est acquis progressivementau cours du développement embryonnaire.Il implique une succession d’événementsqui s’enchaînent dans unordre déterminé.L’étude de ces phénomènes complexesest au coeur de la biologie depuis desdécennies et n’a pas fini de livrer sessecrets.([8])Qu’est-ce que le placenta,à quoi sert-il ?Le placenta est l’organe qui assure leséchanges entre l’embryon et l’utérus desa mère. Il est le produit des cellulesde l’enveloppe externe de l’embryonde cinq à sept jours et de leurs interactionsavec l’utérus. Il est relié à l’embryonpar le cordon ombilical.Il est difficile d’imaginer le développementcomplet d’un embryon in vitro,sans recours à une mère, car on ne saitpas aujourd’hui reproduire les interactionscomplexes qui se produisent dansle placenta, entre l’embryon et sa mère.([32])Comment se reproduisentles plantes ?Les plantes peuvent se reproduire defaçon sexuée ou asexuée. L’importancedes deux modes de reproductiondans la nature est variable selonles espèces.Dans la reproduction sexuée, le grainde pollen (gamète male) fécondel’ovule (gamète femelle) pour donnerune graine. Le génome de la graine estun mélange des génomes des parents.La reproduction asexuée prend desformes différentes suivant les espèces.Le bouturage permet de créer, à partird’un fragment de tige ou de racine,d’une feuille ou d’un bourgeon, uneplante semblable à celle dont provientle fragment. Le marcottage consiste àfaire émettre des racines à un rameausans le détacher de la plante mère. Danstous les cas de reproduction asexuée,la plante fille a le même génome quela plante mère : c’est un clone.([9])Les cellules souchesQu’est-ce qu’une cellule ?La cellule est l’unité élémentaire desêtres vivants. Sa taille est de quelquescentièmes de millimètre. Elle comporteun noyau, entouré d’un cytoplasme. Lenoyau rassemble la majorité de l’informationgénétique. Dans le cytoplasmese déroulent la plupart desréactions biochimiques nécessairesà la vie de la cellule(synthèse de molécules et productiond’énergie).Un être humain est composé d’environcent mille milliards de cellules, appartenantà environ deux cent types différents.([41])Qu’est-ce qu’une celluledifférenciée ?Une cellule différenciée est une cellulecapable de remplir une mission précise: globule rouge transportant l’oxygènedans le sang, cellules de l’intestinabsorbant les nutriments, etc.Elle se caractérise donc par une fonctionphysiologique spécifique, unemorphologie particulière et la synthèsed’un ensemble de moléculespropre à chaque type de différenciation.Il existe environ deux cents typesde cellules différenciées chez2

l’homme. Les cellules différenciéessont organisées en tissus. Chacund’eux est composé d’un petit nombrede types cellulaires.Une autre caractéristique de la celluledifférenciée est qu’elle ne se divise pas.([8], [21] Executive summary 2)Les cellules se renouvellent-elleschez un adulte ?La majorité des cent mille milliards decellules d’un adulte ne se divise plus.Cependant, à chaque seconde, plus devingt millions de cellules de notre organismese divisent pour maintenirconstant le nombre de cellules (remplacementdes cellules disparaissantpar vieillissement ou par lésion). Le seulmaintien du nombre de globules rougesnécessite deux millions de divisionscellulaires par seconde. Ces cellulesqui se divisent sont les cellules souches.([10])Qu’est-ce qu’une cellule souche ?Une cellule souche est une cellule quireste capable de se diviser tout au longde la vie, assurant le renouvellement descellules d’un individu. La division d’unecellule souche produit une nouvelle cellulesouche (cellule de « réserve ») etune cellule s’engageant dans un processusde différenciation qui la conduiraà remplir une fonction précise.Tous les êtres vivants pluricellulairespossèdent des cellules souches. Ellessont à l’origine de tous les tissus et enassurent le renouvellement (remplacementdes cellules disparaissant parvieillissement ou par lésion). Les cellulessouches sont à l’origine de la régénérationdes membres chez certainsanimaux (lézards, tritons, etc.).Les cellules des plantes ont la faculté deredevenir très facilement totipotentes etde fonctionner comme des cellulessouches. Ainsi à partir d’une seule cellule,une plante entière peut être créée. Ce phénomèneest à la base d’un mode de reproductionnaturel des plantes : le bouturage.([11] pp. 1-3, [12])Toutes les cellules souchessont-elles équivalentes ?Non. On distingue quatre catégories decellules souches en fonction de ladiversité des types cellulaires auxquelselles peuvent donner naissance :- Les cellules souches unipotentes neproduisent qu’une seule sorte de cellulesdifférenciées (exemple : cellulessouches utilisées pour les greffes depeau).- Les cellules souches multipotentes neproduisent qu’un nombre restreint detypes cellulaires (exemple : les cellulessouches de la moelle osseuse donnentnaissance aux globules rouges, aux différentessortes de globules blancs etaux plaquettes).- Les cellules souches pluripotentespeuvent donner pratiquement tous lestypes cellulaires.- Les cellules souches totipotentes peuventdonner naissance à un individucomplet car elles sont, comme l’oeuf,capables de participer à la formationde tous les tissus d’un individu adulteainsi qu’à celle du placenta.([12])Qu’est-ce qu’une cellule soucheadulte ou multipotente ?C’est une cellule souche capable dedonner naissance à un ou plusieursgroupes de cellules ayant une fonctionparticulière. Par exemple, les cellulessouches présentes dans la moelleosseuse produisent les globules rouges,les globules blancs et les plaquettes.Les cellules souches multipotentesjouent un rôle essentiel en assurant lerenouvellement des cellules. Elles sontappelées aussi cellules souches adultesou cellules souches somatiques.([11] p. 2, [12])Où sont les cellules souchesadultes (multipotentes) ?Des cellules souches adultes ont pu êtreextraites de la plupart des tissus, y comprisdu cerveau et de la moelle épinière.Cependant, elles sont rares (unecellule souche pour dix ou quinzemilles autres cellules dans la moelleosseuse) et difficiles à identifier. La culturedes cellules souches au laboratoireest encore loin d’être maîtrisée.La moelle osseuse et le sang du cordonombilical sont particulièrementriches en cellules souches adultes. Lescellules souches du sang de cordonombilical peuvent être prélevées à lanaissance et conservées pour un usageultérieur (un tel service est proposépar certaines fondations aux Etats-Unis). Les cellules souches issues dela moelle ou du cordon peuvent êtreutilisées pour une thérapie cellulairebénéficiant à l’individu ou à ses frèreset soeurs.([21] p. 23, pp. 37-38)Qu’est-ce qu’une cellule soucheembryonnaire ou pluripotente ?Dans l’embryon de cinq à sept jours, ilexiste un amas de cellules (masse cellulaireinterne) capables de produirepratiquement tous les tissus sauf le placenta.Elles ne peuvent donc plus produireun embryon viable. On dit queces cellules sont pluripotentes. Ces cellulessont aussi appelées cellulessouches embryonnaires.Il existe encore des cellules souchespluripotentes chez l’embryon âgé decinq à dix semaines. Elles sont situéesdans la zone qui donnera plus tard lestesticules ou les ovaires. Elles sontappelées cellules germinales embryonnairesou cellules germinales primordiales.([21] p. 11)Où sont les cellules souchesembryonnaires (pluripotentes) ?La principale source de cellulessouches embryonnaires est l’embryonde cinq à sept jours. Chez l’homme, lescellules souches sont extraites desembryons surnuméraires (non implantésdans un utérus et conservés parcongélation) produits à l’occasion3

sance d’un animal en bonne santé. Cesexpériences réussies ont été obtenueschez la vache, le mouton, la chèvre, leporc, le chat, le lapin et la souris. Maison obtient 2 % de réussite dans lemeilleur des cas (il faut créer enmoyenne 200 embryons pour obtenirun animal viable). Pour créer Dolly,434 tentatives ont été nécessaires. Enrevanche, cette technique ne fonctionnepas encore pour le chien ou lesprimates.([11] pp. 17-20, [13], [39], [42])Nos cellules sont-elles toutespareilles ou toutes différentes ?Toutes les cellules d’un organisme sontissues d’une unique cellule (l’oeuf, produitde la fécondation de l’ovule par lespermatozoïde) et ont la même informationgénétique (génome) qu’elle.A partir de cette information, chaquecellule sait fabriquer les protéines quilui donnent sa morphologie, ses capacitésfonctionnelles.Nos cellules sont donc toutes semblables,car elles contiennent lamême information génétique. Maiselles sont aussi différentes, car leurfonction et leur morphologie sontdifférentes. Ces différences s’expliquentpar le fait qu’une partie seulementde l’information génétiquecommune est utilisée par chaquecellule à un moment donné. Pourchaque type cellulaire, la fractionde l’information exprimée dépendde paramètres variés (par exemple,la position de la cellule dans lecorps).([8], [43])Y-a-t il des similitudes entrecellules souches et cellulescancéreuses ?Les cellules souches comme les cellulescancéreuses ont la capacité de semultiplier indéfiniment, elles sont ditesimmortelles. Mais la prolifération descellules souches reste sous le contrôledes cellules environnantes et du restede l’organisme, alors que celle des cellulescancéreuses échappe à cecontrôle. En outre, les cellules cancéreusesont la faculté d’envahir d’autrestissus.([8])Peut-on contrôler la proliférationdes cellules ?Un facteur clé du contrôle de la proliférationcellulaire est une enzyme (latélomérase) présente dans toutes lescellules en très faible quantité. Un légerexcès de cette enzyme permet aux cellulesde se multiplier indéfiniment alorsqu’un léger déficit provoque leur mortaprès quelques dizaines de divisions.Depuis le début des années 1990, lesscientifiques tentent de contrôler laquantité de télomérase dans les cellulesafin d’empêcher la prolifération des cellulescancéreuses. Cet objectif n’est pasatteint aujourd’hui.([2])Est-il facile de préparer et decultiver des cellules souchesembryonnaires ?Les scientifiques savent préparer et cultiverdes cellules souches embryonnairesde souris depuis le début desannées 1980. L’adaptation de cettetechnique à d’autres espèces s’est révéléetrès difficile. Elle a été réussie parune équipe de cancérologues. La culturede cellules souches embryonnairesde singe est possible depuis 1996 etcelle de cellules humaines depuis1998. En août 2001, une dizaine delaboratoires au monde savaient produirede telles cultures (quatre auxEtats-Unis, deux en Suède, deux enInde, un en Israël et un en Australie).([2], [4], [14], [15])Pourquoi faire des recherchessur les cellules souches dessinges ?La souris est l’animal le plus courammentutilisé au laboratoire pour étudierles maladies humaines et leur traitement.Cependant les résultats obtenuschez la souris ne sont pas tous directementgénéralisables à l’homme. Lesrecherches sur le macaque et le ouistitiapportent des informations complémentaires: par exemple, l’étude dufonctionnement du cerveau humain nepeut, par essence, pas être approchépar les études menées chez la sourisalors que les expériences réalisées chezle singe, espèce plus proche del’homme, apportent des informationsessentielles. Les hypothèses formées àpartir de l’étude des singes doivent êtretestées chez l’homme. L’expérimentationhumaine est indispensablepour évaluer l’utilité thérapeutiqueréelle d’une méthode mise au pointchez l’animal.([4])La production d’animaux par clonageClone et clonage :de quoi s’agit-il ?Un clone est un ensemble d’entitésgénétiquement identiques. Il peut s’agirde cellules ou d’êtres vivants complexes.Depuis la naissance de la brebisDolly, on applique aussi le termede clone à un animal obtenu au laboratoirepar le transfert d’un noyau dansun ovule privé de son propre noyau.Le terme de clonage s’applique à différentestechniques visant à obtenir un clone.([32])Les vrais jumeaux sont-ilsdes clones ?Un clone est un être vivant possédantla même information génétique quel’individu dont il est issu. Les vraisjumeaux sont donc des clones de l’em-5

Science & Décisionbryon qui leur a donné naissance, ense scindant naturellement dans les premiersjours de son développement.Il est possible de produire artificiellementdes jumeaux en scindant unembryon produit par fécondation invitro. Cette opération est réalisée courammentdans les centres de recherchepour les animaux d’élevage, mais elleest interdite chez l’homme.([11] p. 14)Qu’est-ce que le clonagereproductif ?Le clonage reproductif désigne le procédévisant à obtenir des animaux sanspasser par la reproduction sexuée. Leprocédé utilise le transfert d’un noyaudans un ovule privé de son proprenoyau.Initialement, la technique consistait àfusionner une cellule embryonnaireprélevée dans un embryon de trois ouquatre jours et un gamète femelle nonfécondé (appelé ovocyte ou ovule)privé de son noyau. La cellule recomposéerésultant de cette fusion est totipotenteet produit un embryon. Celuiciest ensuite transféré dans l’utérusd’une mère porteuse de la mêmeespèce et la grossesse suit un cours normal.La technique est utilisée depuis lemilieu des années 1980 pour les animauxd’élevage, 6 à 10 % desembryons reconstitués aboutissant àune naissance. La technique a été étendueaux singes en 1997.Une technique plus récente permet decloner un animal adulte en partantd’une cellule différenciée prélevée chezl’individu à cloner, à la place d’une celluleembryonnaire. La technique n’estau point que chez quelques espèces (labrebis Dolly par exemple), et le tauxde succès est très bas (environ 2 % denaissances dans le meilleur des cas).([11] p. 14, [13], [16])Depuis quand le clonagereproductif est-il étudié ?Les premiers essais de clonagereproductif chez les animauxremontent à la fin des années 1930. Lespremiers succès ont été obtenus chezla grenouille dans les années 1950. Lamise au point du clonage reproductifchez les mammifères a été très difficile.Le premier mammifère cloné est Dolly,en 1997.La mise au point des techniques de clonagereproductif permet l’étude desmécanismes de différenciation cellulaire.Les scientifiques pensent que cesrecherches peuvent aussi aider à comprendreles mécanismes de formationdes cancers.Plus récemment, les scientifiques ontvu dans le clonage reproductif unmoyen de multiplier des animaux ayantdes caractéristiques exceptionnelles,ou de sauvegarder des espèces en voiede disparition.([11] pp. 20-27, [16])Le clonage reproductifpermettra-t-il de ressusciter desespèces disparues ?La possibilité de cloner un animalempaillé a été évoquée dès l’annoncede la création de la brebis Dolly. Ceciest pour l’instant de la pure science fiction.Il faut tout d’abord étendre la techniqueà d’autres espèces. Mais il fautsurtout disposer d’une mère porteusede la même espèce ou d’une espècetrès proche. Et, enfin, il faut cloner desindividus des deux sexes !([3])Clonage reproductif, animauxgénétiquement modifiés :quel lien ?Le clonage reproductif est une techniquetrès lourde. Son emploi se justifiepour la « création » d’animaux quine peuvent plus être produits par reproductionsexuée (dernier représentantd’une espèce), et surtout pour la fabricationdes animaux génétiquementmodifiés (appelés aussi transgéniques)qu’elle simplifie beaucoup. La procédurecomporte deux temps. Un gèneétranger (ou transgène) est introduitdans des cellules en culture, puis lescellules transformées (ayant incorporéle transgène) sont utilisées pour la fabricationd’un clone par transfert denoyau.Cette méthode produit des animauxdont toutes les cellules (y compris lescellules reproductrices) sont génétiquementmodifiées. Leur descendance,obtenue par une reproduction sexuéenormale, possède de ce fait le mêmetransgène que celui inséré dans legénome de ses parents.([13], [16])A quoi les animaux génétiquementmodifiés sont-ils utiles ?Il existe actuellement trois grands typesd’usage :- La recherche médicale : productiond’animaux transgéniques pouvant servirde modèle pour la recherche sur lesmaladies humaines,- La production de molécules à usagethérapeutique,- La production d’organes humaniséspar des animaux (surtout le porc) dotésartificiellement d’un système immunitairesimilaire à celui de l’homme afinde pouvoir les transplanter chezl’homme sans risque de rejet.Ces applications n’en sont qu’aux premiersstades du processus qui aboutira,peut-être, à une production industrielle.([11] pp. 21-26)Quelles sont les différentesfaçons d’obtenir des clones ?Il est possible d’obtenir des clonesgrâce aux techniques de clonage partransfert de noyau (décrites à proposdu clonage reproductif animal) maisaussi à partir d’une seule cellule (ungamète femelle non fécondé) : c’est laparthénogenèse. Les scientifiquessavent déclencher artificiellement undéveloppement parthénogénétiquechez certains mammifères. L’embryon,qui a le même génome que sa mère,ne se développe pas au-delà dequelques jours. Les premiers succès6

datent des années 1940, avec le lapin.Mais personne n’a obtenu, jusqu’ici,de foetus viable.Ces travaux avaient pour but de comprendrele déclenchement du développementembryonnaire. Certains yvoient maintenant, en plus, une sourcede cellules souches embryonnaires.([36], [43])Est-ce que l’on clone les plantes ?Le clonage est un mode de multiplicationnaturel pour les plantes. Il est utilisémassivement en arboriculture etpour les plantes d’ornement.([9])L’utilisation des cellules souches en médecineQu’appelle-t-on la thérapiecellulaire ?La thérapie cellulaire consiste à utiliserdes cellules souches pour remplacer destissus lésés. En effet, de nombreusesmaladies résultent de la destruction d’untissu ou d’un mauvais fonctionnementde certaines cellules. Les transplantationsd’organes ou les greffes de tissune permettent de traiter que certains caset la thérapie cellulaire pourrait couvrird’autres domaines thérapeutiques.Le développement récent des connaissancessur les cellules souches pourraitdéboucher dans plusieurs années surun élargissement des possibilités de lathérapie cellulaire, encore limitéesaujourd’hui.([12])Quelles sont les thérapiescellulaires utilisées actuellementen médecine ?Le plus ancien traitement utilisant descellules souches est la transplantationde moelle osseuse. Il est utilisé de façonroutinière depuis les années 1970 pourles maladies du sang et du systèmeimmunitaire. L’autre traitement existantest la greffe de peau, pour les grandsbrûlés par exemple. Dans les deux cas,le traitement exploite la présence decellules souches adultes dans le tissuutilisé pour la greffe.([11] pp. 32-34, [21] p. 43)Comment se pratique une greffedes cellules souches du sang ?La technique la plus utilisée reste lagreffe de moelle osseuse, mais lesmédecins ont de plus en plus souventrecours à des cellules souches extraitesdu sang d’un adulte ou, depuis unedizaine d’années, du sang de cordonombilical. Pour pouvoir extraire enquantité suffisante les cellules souchesprésentes dans le sang, il faut au préalableadministrer au donneur un produitqui stimule leur multiplication. Laréussite de la greffe nécessite l’administrationau receveur de médicamentsimmunodépresseurs (qui diminuent laréponse du système immunitaire, doncle risque de rejet de la greffe).L’inconvénient de ces médicaments estde rendre le receveur très sensible auxagents infectieux.([6] pp. 35-36, [11] pp. 32-33)Existe-t-il des contraintesbiologiques limitant le recours à lathérapie cellulaire ?Pour réussir, la thérapie cellulairenécessite que le donneur et le receveuraient des génomes les plus semblablespossibles. Il faut au minimum que ledonneur et le receveur aient les mêmesgroupes tissulaires (qui jouent, pour lesgreffes, le même rôle que les groupessanguins dans les transfusions). Il y aune chance sur quatre pour que deuxfrères aient les mêmes groupes tissulaires.Mais, même ainsi, une greffe decellules souches du sang entre frèresdéclenche une réaction de rejet dans30 à 40 % des cas et elle est mortelledans 10 % des cas. En revanche, lescellules prélevées dans le sang du cordonombilical déclenchent rarementun rejet de greffe violent.Certains traitements permettent dediminuer les défenses immunitaires dureceveur. Ceci facilite les greffes mais,en contre-partie, la personne traitéedevient très sensible à toutes les infections.Les seules greffes ne posant pasproblème de rejet sont celles où sontadministrées au receveur ses proprescellules souches, par exemple pour lesgreffes de peau ou certaines greffes demoelle osseuse (dans le cadre d’un traitementanticancéreux drastique : lamoelle - non touchée par la maladie -est prélevée avant le traitement, conservéepar congélation, puis réinjectée).([11] p. 33)Quel rapport entre thérapiegénique, manipulation génétique,OGM et clonage ?La manipulation génétique est unetechnique permettant de supprimer unou plusieurs gènes d’un génome ou, àl’inverse, d’insérer un ou des gènesétrangers dans un génome. L’OGM(organisme génétiquement modifié) estle résultat de ces manipulations génétiques.La thérapie génique est l’utilisationdes manipulations génétiques decellules humaines dans le but de traiterune maladie.([21] p. 99)Qu’est-ce que le clonagethérapeutique ?Le clonage thérapeutique a pour objetla production de cellules souchesembryonnaires ayant le même génomeque l’individu cloné. Son intérêt majeurserait de permettre une thérapie cellu-7

Science & Décisionlaire ultérieure sans risquer un rejet degreffe. Pour atteindre cet objectif (identitédes génomes évitant le rejet degreffe), l’embryon à partir duquel serontobtenues les cellules souches ne peutêtre créé qu’à partir d’une cellule différenciéeprélevée chez l’individu à quiest destinée la greffe. Celle-ci est fusionnéeavec une cellule reproductricefemelle non fécondée privée de sonnoyau. Au bout de cinq à sept jours,on extrait de l’embryon des cellulessouches embryonnaires ayant exactementle même génome que l’individuqui a donné la cellule différenciée.Dans les pays où cette technique estautorisée, l’embryon humain doit êtredétruit au plus tard au quatorzièmejour. Il n’est jamais transféré dans unemère porteuse.([13])Quels sont les obstaclestechniques à l’utilisation descellules souches en médecine ?On ne sait pas aujourd’hui réaliser cetteopération sur les animaux. Sauf pource qui concerne les greffes de moelleosseuse et de peau, de nombreusesannées de recherche sont encore nécessairesavant que les solutions soient aupoint chez l’homme.Il existe deux obstacles majeurs :- Les cellules souches ne sont pas utilesen tant que telles, quelle que soit leurorigine. Elles servent à produire degrandes quantités de cellules dont letype correspond au tissu à restaurer.Orienter la différenciation des cellulessouches et contrôler leur multiplicationune fois qu’elles sont administrées à unpatient sont des opérations très difficiles,non maîtrisées actuellement.- Les cellules injectées, sauf cas exceptionnels,sont très rapidement éliminées: elles sont rejetées par le systèmeimmunitaire du receveur. La seulefaçon naturelle d’éviter ce rejet est deprélever les cellules souches chez lereceveur et de les multiplier avant deles lui réinjecter.([21] Executive summary 5)Quels résultats produit l’utilisationdes cellules souches chez lesanimaux ?Les essais ont eu lieu jusqu’ici chez lasouris. La majorité d’entre eux porte surles maladies auto-immunes (arthrite,diabète, etc.), la dégénérescence dusystème nerveux et la réparation ducoeur après un infarctus. Dans tous lescas, les chercheurs ont obtenu desrésultats prometteurs, mais dans desconditions de laboratoire très particulièresqui ne sont pas directement applicablesà l’homme.Par exemple, l’injection de cellulessouches dans le coeur immédiatementaprès un infarctus permet une restaurationdu muscle cardiaque chez lasouris. Mais un traitement équivalentchez l’homme, en imaginant que tousles autres problèmes soient résolus,nécessiterait d’injecter des millions decellules préparées au préalable à partirdes cellules souches du patient. Cen’est pas compatible avec la brutalitéd’un infarctus et l’urgence du traitement.([21] p. 91)Quels sont les risques pour lasanté de greffe de cellulessouches ?Les principaux risques envisageablessont :- Rejet des cellules greffées : commepour toute greffe, les cellules souchespeuvent être rejetées par le systèmeimmunitaire du receveur. La façon laplus efficace d’éviter ce rejet est d’utiliserles cellules souches du patient :multiplication de ses propres cellulessouches adultes ou clonage thérapeutique.Mais, en dehors du cas desgreffes de peau et de moelle osseuse,aucune de ces techniques n’est opérationnelleactuellement.- Déclenchement d’un cancer : lesfortes similitudes entre cellules soucheset cellules cancéreuses font craindreque les cellules souches puissentdéclencher un cancer chez le receveursi leur multiplication n’est pas strictementcontrôlée. Ceci est envisageablecar les cellules souches placées dansun environnement tissulaire qui n’estpas le leur peuvent rester indifférenciéeset former une tumeur.- Transmission d’agents infectieux :comme pour toutes les greffes et lestransfusions, il faut s’assurer que le donneurn’est pas porteur d’agents infectieux.([11] pp. 62-63,[21] p. 54, p. 94, Appendix A-15)L’assistance médicale à la procréationQu’est-ce que l’assistancemédicale à la procréation ?Un couple sur six est atteint d’infertilité(difficulté ou incapacité à concevoirun enfant). L’assistance médicaleà la procréation a pour but d’yremédier. Plusieurs techniquessont utilisées :- L’insémination artificielle consiste àintroduire le sperme d’un donneur dansles voies génitales de la femme. Elle estutilisée en cas d’infertilité d’originemasculine (à condition que le spermecontienne au moins cinq millions despermatozoïdes par millilitre). On distinguel’insémination artificielle conjugaleet l’insémination artificielle avecdonneur. L’insémination artificielle està l’origine de 0,5 % des naissances enFrance.- La fécondation in vitro consiste, aprèsavoir stimulé par des hormones la productiond’ovules, à reproduire en labo-8

atoire les premières étapes des processusde fécondation et de développementembryonnaire. Elle ne peut êtreréalisée que dans des centres agrééspar le ministère de la santé. En France,30 000 couples environ ont recourschaque année à la fécondation in vitroet 1,3 % des naissances en sont issues.Ce taux dépasse 2 % dans les paysscandinaves.- La stimulation de l’ovulation par untraitement hormonal est utilisée pourfaciliter une procréation « naturelle »,sans autre intervention médicale. Ellene fait pas l’objet d’un suivi précis carelle n’entre pas actuellement dans uncadre réglementaire spécifique. Elleconcerne de 50 000 à 100 000 femmespar an en France.([5], [6] p. 88, [19], [34])Quelles sont les grandes étapesd’une fécondation in vitro ?La première étape consiste à stimuler,par l’administration de traitements hormonauxà la femme, la production etla maturation d’ovules prêts à êtrefécondés, qui sont alors prélevés parponction.Après avoir été prélevé chez la mère,l’ovule est fécondé au laboratoire, avecles spermatozoïdes du père. Deuxtechniques de fécondation peuvent êtreutilisées (fécondation conventionnelleou micro-injection du spermatozoïde).En moyenne, les trois quarts seulementdes ovules fécondés se développentpour devenir des embryons de quatrecellules, que l’on peut implanter dansl’utérus de la mère deux jours après laponction des ovules. Un tiers desimplantations échoue. C’est pourquoi,en France, les médecins tentent lafécondation de tous les ovules obtenus.L’implantation d’un embryon produitau laboratoire ne conduit pas toujoursau développement d’une grossesse.Pour cette raison, les médecins transfèrentplusieurs embryons à chaque tentative.Afin d’éviter les grossesses multiples,on conseille aujourd’hui de nepas transférer plus de deux embryons,tout en congelant les autres.L’ensemble des opérations mène à lanaissance d’au moins un enfant dansun peu plus d’un cas sur cinq. C’est untaux de succès voisin de celui de lafécondation naturelle.([34])Quels sont les risques pour lasanté de l’assistance médicale à laprocréation ?Les risques sont liés au traitement hormonalet aux grossesses multiples :- Le traitement hormonal peut provoquerdes troubles liés à l’hyperstimulationdes ovaires. Ils peuvent aller jusqu’àmettre en danger la vie de la mère(kystes ovariens, diminution importantedu volume de sang, etc.).- Le traitement hormonal est aussi trèssouvent à l’origine de grossesses multiplesauxquelles sont associées, surtoutdans le cas des triplés, de problèmesmédicaux graves (grande prématuritéplus fréquente) et des difficultésfamiliales. Ceci peut conduireles médecins à éliminer en cours degrossesse un ou plusieurs embryonssans interrompre le développement desautres. Cette intervention nécessite aupréalable l’accord écrit de la mère.([1], [6] pp. 87-88)Qu’appelle-t-on embryon"surnuméraire" et embryon"orphelin" ?La fécondation in vitro aboutit à unenaissance dans un peu plus d’un cassur cinq. C’est pourquoi les médecinsmultiplient les fécondations et congèlentune partie des embryons ainsi produits.Ces embryons pourront être ainsiutilisés, si nécessaire, pour une secondetentative de transfert. Les embryonscongelés dans cette perspective (environ30 000 embryons chaque année enFrance) sont appelés « surnuméraires ».Une partie de ces embryons « surnuméraires» ne seront jamais transférésdans un utérus maternel (par exempleparce que la première tentative d’implantationaura mené à une naissance) :ces embryons sont dits « orphelins ».([37])Qui est responsable des embryons" surnuméraires " ?La loi du 29 juillet 1994 avait prévuque les embryons « orphelins » existantà la date de sa promulgationdevraient être détruits si leur durée deconservation était au moins égale àcinq ans et si les parents donnaient leuraccord. Mais rien n’est dit sur le sortdes embryons produits et conservésaprès sa promulgation.Le projet de loi du 20 juin 2001 relatifà la bioéthique, qui doit être soumis auvote du Parlement, prévoit que lesparents seront interrogés tous les anssur leur souhait concernant le sort desembryons congelés « surnuméraires ».Plusieurs cas sont possibles :- Conservation des embryons en vued’une grossesse ultérieure.- Don à un autre couple en vue d’unegrossesse.- Don à la recherche.- Destruction de l’embryon.L’embryon est détruit au bout de cinqans en l’absence de réponse desparents.Dans l’attente de la révision de la loidu 29 juillet 1994, les embryons sontcongelés, même en l’absence d’indicationsdes parents.([7] pp. 21-22, [24] article L 2141-4)Quelle est la recherche autour del’assistance médicale à laprocréation ?Il y a peu de recherche en dehors decelle relative au contrôle hormonal dela stimulation ovarienne et de la miseau point de kits de diagnostic préimplantatoire(c’est-à-dire avant letransfert des embryons dans l’utérusmaternel) pour l’identification de maladiesgénétiques.Les scientifiques ont élaboré des hormonessynthétiques qui visent à se rapprocherde la physiologie normale, puis9

Science & DécisionRéférencesDans la mesure du possible, Science & Décision facilite l’accès aux textes de référenceutilisés pour construire ses dossiers. Lorsque ces documents sont en accès libre, un lienhypertexte est établi entre le site de Science & Décision et le site d’origine des documents.Lorsque l’accès aux documents est payant, il faut alors s’adresser aux revues concernées.Ceci étant, de nombreux documents sont disponibles dans les bibliothèques universitaires etdans les bibliothèques publiques. Pour savoir dans quelle bibliothèque le document qui vousintéresse est consultable, vous pouvez interroger la base de données SUDOC (systèmeuniversitaire de documentation) à l’adresse suivante : http://corail.sudoc.abes.fr/. Cette baseest mise en place par l’agence bibliographique de l’enseignement supérieur (établissementpublic placé sous la tutelle du ministère chargé de l’enseignement supérieur).[1] Avis n° 24 sur les réductions embryonnaires et fœtales.Comité consultatif national d’éthique pour les sciences dela vie et de la santé.24 juin 1991. http://www.ccneethique.org/francais/avis/a_024.htm[2] Michael D. WEST, Calvin B. HARLEY, Catherine M.STRAHL, Michael J. McEACHERN, Jerry SHAY, WoodringE. WRIGHT, Elizabeth H. BLACKBURN, HomayounVAZIRI. Therapy and diagnosis of conditions related totelomere length and/or telomerase activity. PatentUS5645986 A1. Filed 1993, Issued 1997.http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1='5645986'.WKU.&OS=PN/5645986&RS=PN/5645986[3] Les méthodes de clonage de la "brebis Dolly" pourraientdétenir la clé du progrès pour la conservation de ladiversité zoogénétique. L’actualité FAO – Organisationdes nations unies pour l’alimentation et l’agriculture. 18décembre 1997. http://www.fao.org/NOUVELLE/1997/971209-f.htm[4] James A THOMSON. Primate embryonic stem cells.Patent US5843780 A1. Filed 1996, Issued 1998.http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1='5843780'.WKU.&OS=PN/5843780&RS=PN/5843780[6] M. Alain CLAEYS et M. Claude HURIET. Rapport surl’application de la loi n° 94-654 du 29 juillet 1994 relativeau don et à l’utilisation des éléments et produits ducorps humain, à l’assistance médicaleà la procréation et au diagnostic prénatal. Rapports del’Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiqueset technologiques. 18 février 1999. Assembléenationale : n° 1407 (11ème législature) - Sénat : n° 232(1998-1999). http://www.assemblee-nat.fr/rap-oecst/bioethique/r1407-01.pdf[7] Jean-François THERY, Frédéric SALAT-BAROUX,Christine LE BIHAN-GRAF. Les lois de bioéthique : cinqans après. Conseil d’Etat. 25 novembre 1999. LaDocumentation française. ISBN 2.11.004443-8.http://www.ladocfrancaise.gouv.fr/cgi-bin/brp/telestats.cgi?brp_ref=994001756&brp_file=0000.pdf[8] Corinne ABBADIE. Programme génétique. © 2000Encyclopædia Universalis France S.A. DVD Version 6.[9] René NOZERAN. Multiplication végétative. © 2000Encyclopædia Universalis France S.A. DVD Version 6.[10] Bruno VARET. Hématopoïèse. © 2000 EncyclopædiaUniversalis France S.A. DVD Version 6.[5] Bilan réglementaire provisoire des centres AMP pour1997 et 1998. http://www.assemblee-nat.fr/coldelf/colloques.asp12

[11] Alain CLAEYS, Claude HURIET. Rapport sur le clonagele clonage, la thérapie cellulaireet l’utilisation thérapeutique des cellules embryonnaires.Assemblée nationale : n° 2198 (11ème législature) -Sénat : n° 238 (1999-2000). http://www.assembleenat.fr/rap-oecst/clonage/r2198-1.asp[12] Stem cells: a primer. National Institutes of Health.May 2000. http://www.nih.gov/news/stemcell/primer.htm[13] Elizabeth PENNISI, Gretchen VOGEL. Les chercheurspeinent à transformer l’essai de Dolly. La Recherche, n°334, septembre 2000, p. 29-40.http://www.larecherche.fr/arch/00/09[14] James A THOMSON. Primate embryonic stem cells.Patent US6200806 B1. Filed 1998, Issued 2001.http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1='6200806'.WKU.&OS=PN/6200806&RS=PN/6200806[15] John D. GEARHART, Michael Joseph Shamblott.Human embryonic germ cell line and methods of use.Patent US6245566 B1. Filed 1998, Issued 2001.http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1='6245566'.WKU.&OS=PN/6245566&RS=PN/6245566[16] Keith Henry Stockman CAMPBELL, Ian WILMUT.Unactivated oocytes as cytoplast recipients of quiescentand non- quiescent cell nuclei, while maintaining correctploidy. Patent US6252133 B1. Filed 19970219, Issued2001. http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1='6252133'.WKU.&OS=PN/6252133&RS=PN/6252133[17] Adoption d’un avis sur les aspects éthiques de larecherche sur les cellules souches humaines et leur utilisation.Le groupe européen d’éthique des sciences et desnouvelles technologies auprès de la Commission européenne.Janvier 2001. http://europa.eu.int/comm/european_group_ethics/docs/dp15.pdf[18] Le brevet vecteur de valorisation et de veille au servicede la recherche publique. Ministère de la recherche.Février 2001.[19] Outi Leena HOVATTA. Commission temporaire sur lagénétique humaine et les autres technologies nouvellesen médecine moderne. Audition du 27 mars 2001.http://www.europarl.eu.int/comparl/tempcom/genetics/contributions/contri_hovatta_fr.pdf[20] Alexander McCALL SMITH, Michel REVEL.L’utilisation des cellules souches embryonnaires pour larecherche thérapeutique. Comité international de bioéthique.UNESCO. Avril 2001.http://www.unesco.org/ibc/fr/rapports/embryonne_cib_rapport.pdf[21] Ruth KIRSCHSTEIN, Lana R. SKIRBOLL. Stem cells:scientific progress and future research directions. Reportprepared by the National Institutes of Health. Juin 2001.http://www.nih.gov/news/stemcell/scireport.htm[22] Bush’s precautionary principle. BioCentury, TheBernstein Report on BioBusiness.Volume 9, number 28, p.A8. 25 juin 2001. http://www.biocentury.com/[23] Charles THIBAULT, Marie-Claire LEVASSEUR. Lareproduction chez les mammifères et l’homme. INRA-Ellipses. 2001.http://www.inra.fr/Internet/Directions/DIC/EDITIONS/pdf/01451.pdf[24] Projet de loi relatif à la bioéthique, n° 3166 déposé le20 juin 2001. http://www.sante.gouv.fr/htm/actu/bioethiq/34_010620.htm[25] Remarks by the President on Stem Cell Research.Office of the Press Secretary. August 9, 2001.http://www.whitehouse.gov/news/releases/2001/08/20010809-2.html[26] Stem cells research Center for science, technology &congress.http://www.aaas.org/spp/cstc/issues/stemcells.htm13

Science & DécisionRéférences[27] NIH Human Embryonic Stem Cell Registry.http://escr.nih.gov/[28] National Institutes of Health and WiCell ResearchInstitute, Inc., Sign Stem Cell Research Agreement.Wednesday, September 5, 2001.http://www.nih.gov/news/pr/sep2001/od-05.htm[29] Memorandum of Understanding between WiCellResearch Institute, Inc. and Public Health Service.September 5, 2001.http://www.nih.gov/news/stemcell/WicellMOU.pdf[30] Stephen S. HALL. Adult stem cells. MIT – TechnologyReview, novembre 2001.http://www.technologyreview.com/articles/hall1101.asp[31] MicroPatent. http://www.micropat.com[32] Dictionnaire de la langue française Hachette – 2002.[33] Alain CLAEYS. Rapport sur la brevetabilité du vivant.20 décembre 2001. Assemblée nationale : n° 3502(11ème législature) - Sénat : n° 160 (2001-2002).http://www.assemblee-nat.fr/legislatures/11/pdf/rapoecst/i3502.pdf[36] Jose B. CIBELLI, Kathleen A. GRANT, Karen B. CHAP-MAN, Kerrianne CUNNIFF, Travis WORST, Heather L.GREEN, Stephen J. WALKER, Philip H. GUTIN, Lucy VIL-NER, Viviane TABAR, Tanja DOMINKO, Jeff KANE, PeterJ. WETTSTEIN, Robert P. LANZA, Lorenz STUDER, Kent E.VRANA, and Michael D. WEST. Parthenogenetic stemcells in nonhuman primates. Science, 295, 1er février2002, p. 819.http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/295/5556/779a[37] Caractéristiques des cycles de ponction à l'originedes embryons décongelés. FIVNAT 2000.http://perso.wanadoo.fr/fivnat.fr/es37tab2.htm[38] Code de la santé publique. (Partie Réglementaire -Décrets en Conseil d'Etat). Section 2 : Etudes menées surdes embryons in vitro.http://www.legifrance.gouv.fr/citoyen/code03.ow?heure2=031642132371&h0=CSANPUBR.rcv&h1=2&h3=4[39] Taeyoung SHIN, Duane KRAEMER, Jane PRYOR, LingLIU, James RUGILA, Lisa HOWE, Sandra BUCK, KeithMURPHY, Leslie LYONS, Mark WESTHUSIN. Cell biology:A cat cloned by nuclear transplantation. NatureAOP, Published online: 14 February 2002; DOI:10.1038/nature723. http://www.nature.com/cgitaf/DynaPage.taf?file=/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature723_fs.html&dynoptions=doi1014033757[34] Fédération nationale des BLEFCO http://amp-chubesancon.univ-fcomte.fr/blefco/nouvelle_brochure_BLEFCO/brochure0.html[40] Projet de loi relatif à la protection des inventions biotechnologiques.http://www.legifrance.gouv.fr/html/actualite/actualite_legislative/prepa/exp_biotechpro.htm[35] Basic Embryology Review Program. University ofPennsylvania.http://www.med.upenn.edu/meded/public/berp/[41] Inside the Cell. National Institutes of Health.http://www.nigms.nih.gov/news/science_ed/life.html14

[42] Patrick CHESNE, Pierre G. ADENOT, CélineVIGLIETTA, Michel BARATTE, Laurent BOULANGER,Jean-Paul RENARD. Cloned rabbits produced by nucleartransfert from adult somatic cells. Nature Biotechnology,20, April 2002, 366-369; DOI: 10.1038/nbt0402-366.http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nbt/journal/v20/n4/full/nbt0402-366.html[43] Nicole LE DOUARIN. Des chimères, des clones etdes gènes. Editions Odile Jacob. Octobre 2000.15

Unité mixte de service n°2293© Science et Décision - Janvier 2003contact@science-decision.netScience & Décision - c/o INFOBIOGEN - 523 place des terrasses - Immeuble Evry II - 91000 EvryTél : 01 60 87 37 23 - Fax : 01 60 87 37 99 - http://www.science-decision.netDirecteur de la publication : Alain Hénaut • Directrice de la rédaction : Florence JavoyConception et réalisation : Times Square Communication