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OFFICE PARLEMENTAIRE D'ÉVALUATION
DES CHOIX SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES

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RAPPORT

SUR

LE CLONAGE, LA THÉRAPIE CELLULAIRE
ET L’UTILISATION THÉRAPEUTIQUE
DES CELLULES EMBRYONNAIRES

 

 

Table des matières

SAISINES 7

INTRODUCTION 9

PREMIèRE PARTIE : ELéMENTS D’INFORMATION SUR LE CLONAGE – CLONAGE REPRODUCTIF ET CLONAGE « THéRAPEUTIQUE » 13

I - Données générales sur le clonage reproductif : définition et techniques 13

1. Le clonage par scission d’embryon 14

2. Le clonage par transfert nucléaire 14

II - L’expérimentation animale du clonage reproductif par transfert

de noyau 15

1. Les développements de la recherche 15

1.1. L’application du clonage reproductif à plusieurs espèces de mammifères 15

1.2. Le clonage à partir de cellules somatiques adultes 16

2. L’efficacité des résultats 17

2.1. Le rendement encore très faible de la méthode en termes de naissances 17

2.2. Fragilité et anomalies affectant les animaux clonés à partir de cellules somatiques

adultes 18

III - L’intérêt du clonage animal reproductif : recherche fondamentale et applications médicales et pharmaceutiques 20

1. Le clonage et la recherche biologique fondamentale 20

2. Les ressources offertes par l’association transgenèse-clonage 21

2.1. L’efficacité escomptée du couplage transgenèse-clonage 22

2.2. Transgenèse ciblée et création de nouveaux modèles animaux 23

2.3. La production de protéines thérapeutiques 24

2.4. Transgenèse et xénogreffes 25

3. Un développement industriel encore aléatoire compte tenu de la fragilité

des résultats et des contestations touchant la propriété intellectuelle 27

IV - Du clonage reproductif animal au clonage thérapeutique humain 28

DEUXIèME PARTIE : THéRAPIE CELLULAIRE ET MéDECINE RéGéNéRATRICE 31

I – Les applications déjà éprouvées de la thérapie cellulaire 32

1. Les greffes allogéniques de cellules souches hématopoïétiques (CSH) 32

1.1. Le prélèvement de CSH à partir du sang périphérique 32

1.2. Le prélèvement de CSH à partir du sang placentaire 33

2. Les greffes de peau 33

II – Les démarches expérimentales en cours : tissus et cellules 35

1. L’ingénierie tissulaire 35

2. La greffe de cellules allogéniques 37

2.1. La greffe de cellules adultes 38

2.1.1. Les cellules du foie (hépatocytes) 38

2.1.2. Les cellules pancréatiques (îlots de Langerhans) 40

2.2. La greffe de cellules fœtales 43

2.2.1. Les cellules souches hématopoïétiques (cellules de foie fœtal) 43

2.2.2. Les neurones fœtaux 45

III – Les perspectives ouvertes par les cellules souches 49

1. Définition et typologie des cellules souches 49

2. Les cellules souches pluripotentes : des perspectives prometteuses encore

grevées de larges incertitudes 50

2.1. Les ressources attendues des cellules souches pluripotentes 51

2.1.1. Un intérêt immédiat pour la recherche 51

2.1.2. Les applications thérapeutiques à plus long terme 52

2.2. Les problèmes à résoudre 55

2.2.1. L’obtention des cellules souches pluripotentes 55

2.2.1.1. L’obtention à partir d’embryons in vitro et de fœtus avortés 55

2.2.1.2. L’obtention par clonage thérapeutique : obstacles techniques,

objections éthiques et risques médicaux 58

2.2.2. Le contrôle de la différenciation et la prévention des risques tumorigènes 62

2.2.2.1. Le contrôle de la différenciation des cellules 62

2.2.2.2. La prévention des risques tumorigènes 63

3. Les cellules souches adultes : de nouvelles perspectives pour la thérapie

cellulaire 64

3.1. La découverte de cellules souches neuronales 65

3.2. La plasticité des cellules souches adultes 67

3.3. Un intérêt thérapeutique qui justifie un élargissement du champ de la recherche

sur les cellules souches 68

TROISIèME PARTIE : ENJEUX éCONOMIQUES ET DéBATS JURIDICO-SCIENTIFIQUES 71

I – La situation de la recherche dans le monde anglo-saxon 71

1. Les stratégies commerciales anglo-américaines 71

2. Les débats en cours sur un assouplissement de l’encadrement législatif et réglementaire 75

2.1. Aux Etats-Unis : des fonds fédéraux peuvent-ils soutenir la recherche sur les

cellules souches pluripotentes ? 75

2.1.1. L’état actuel du droit 75

2.1.2. Vers un financement public de la recherche 76

2.2. Au Royaume-Uni : convient-il de légaliser le clonage humain à but thérapeutique ? 78

2.2.1. Rappel du droit en vigueur 78

2.2.2. Les recommandations des experts et le sursis à statuer du Gouvernement 79

COMPTES RENDUS DES AUDITIONS

Audition du 30 septembre 1999

Professeur Pierre CESARO, chef du service de neurologie de l’Hôpital Henri-Mondor de Créteil, professeur Gilles DEFER, chef du service de neurologie du CHRU de Caen, et docteur Marc PESCHANSKI, directeur de l’Unité 421 de l’INSERM « Neuroplasticité et thérapeutique »

Audition du 7 octobre 1999

Professeur Jean-Pierre CAMPION, Centre hospitalier régional universitaire de Rennes

Auditions du 21 octobre 1999

1. Professeur François FORESTIER, chef du service de médecine et biologie fœtale à l’Institut de puériculture de Paris

2. Professeur Jean-Louis TOURAINE, chef du service de néphrologie, Hôpital Edouard-Herriot de Lyon

Audition du 28 octobre 1999

Professeur Jean-Paul VERNANT, chef du service d’hématologie à la Pitié-Salpêtrière, président de la Société française de greffe de moelle

Auditions du 10 novembre 1999

1. Professeur Claude SUREAU, membre de l’Académie de médecine

2. Docteur François PATTOU, Centre hospitalier régional universitaire de Lille

Audition du 2 décembre 1999

M. Charles THIBAULT, Professeur émérite à l’Université Paris VI- Pierre et Marie Curie

Auditions du 9 décembre 1999

1. Dr Philippe BRACHET, U 437 de l’INSERM (Immuno-intervention dans les allo et xénotransplantations)

2. M. Jacques SAMARUT, directeur de recherche au CNRS, chef du groupe « Oncogenèse virale et différenciation cellulaire » à l’ENS de Lyon, et Mme Martine LOISEAU, chargée de mission éthique au département des sciences de la vie au CNRS

Audition du 26 janvier 2000

M. Michel FOUGEREAU, conseiller scientifique pour les sciences de la vie et de la médecine à la Direction de la Recherche, professeurs Alain FISCHER (Université Paris V) et Marc TARDIEU (Université Paris XI)

COMPTE RENDU DES AUDITIONS PUBLIQUES DU 25 NOVEMBRE 1999

Le rôle des autorités britanniques de régulation en matière de thérapie cellulaire et de clonage, et la ligne adoptée par les différents pays de l’Union européenne. Docteur Anne Mc LAREN, Membre de l’HFEA et du Groupe européen d’éthique des sciences et des nouvelles technologies

Les conséquences médicales de la recherche sur les cellules souches pluripotentes. M. John GEARHART, Professeur de gynécologie et d’obstétrique à l’Université Johns Hopkins de Baltimore

Les applications du clonage animal reproductif et les perspectives économiques escomptables dans ce domaine. M. Ian WILMUT,

Professeur à l’Institut Roslin d’Edimbourg Les objectifs de recherche, les prévisions et la stratégie générale de la société Geron Bio-Med. M. Simon BEST, Directeur général de Geron Bio-Med

La législation américaine et les évolutions prévisibles en matière de clonage et de recherche sur les cellules embryonnaires. Mme Lori ANDREWS, Professeur de droit à l’Université de Chicago

Le statut de l’embryon. M. Gordon DUNSTAN, Professeur émérite de théologie morale et sociale au King’s College de Londres, Membre du Nuffield Council on Bioethics de 1991 à 1995

Saisines

Introduction

Le thème de ce rapport dont l’Office a été saisi conjointement par les bureaux de l’Assemblée nationale et du Sénat avait été proposé par le professeur Axel KAHN lors de la réunion tenue le 20 janvier 1999 avec le Conseil scientifique de l’Office.

En nous en confiant l’élaboration, l’Office nous a permis de prolonger et d’approfondir un certain nombre de questions que nous avions évoquées succinctement dans notre précédent rapport consacré à l’application de la loi n° 94-654 du 29 juillet 1994 relative au don et à l’utilisation des éléments et produits du corps humain, à l’assistance médicale à la procréation et au diagnostic prénatal.

Nous n’avions traité qu’incidemment du clonage, le législateur de 1994 ne l’ayant pas abordé puisque cette technique ne semblait pas, à l’époque, applicable à l’homme. Depuis la naissance, en juillet 1996, de Dolly, premier clone somatique d’un mammifère adulte, les expériences se sont multipliées : obtention en 1997 d’une brebis clonée transgénique dont le lait est susceptible de produire une protéine thérapeutique, puis de deux primates clonés à partir de cellules embryonnaires ; naissance en juillet 1998 de 22 clones de souris à partir de cellules adultes dans un laboratoire de Hawaï ; annonce, en novembre 1998 – non confirmée par une publication scientifique – de l’obtention d’un embryon par implantation d’une cellule somatique humaine dans un ovule de vache énucléé. Parallèlement, se développent des interrogations sur l’âge réel et la fragilité des animaux produits par clonage somatique.

Nous avions déjà souligné, et nous y revenons plus en détail dans le cadre de ce nouveau rapport, les utilisations potentielles prometteuses dont le clonage animal peut être le vecteur dans le domaine de la médecine et de la recherche médicale : amélioration des connaissances génétiques et physiologiques, réalisation de modèles de maladies humaines, production à un moindre coût de protéines thérapeutiques, constitution de banques d’organes et de tissus servant à des xénogreffes.

Plus inquiétante, en revanche, est la perspective que le perfectionnement des techniques sur le modèle animal ne conduise à l’expérimentation sur l’homme du clonage reproductif. Proclamations, résolutions et interdictions se sont multipliées ces deux dernières années à l’échelon européen comme au plan mondial pour faire barrage à une telle éventualité. La prochaine révision de la loi française conduira vraisemblablement à l’inscription d’une prohibition plus explicite dans notre droit interne.

Cependant, le débat sur l’application à l’homme des techniques de clonage a pris une dimension nouvelle avec l’introduction d’une distinction entre le clonage reproductif – unanimement condamné – et le clonage thérapeutique dont de nombreux scientifiques soulignent aujourd’hui l’intérêt qu’il pourrait revêtir dans l’exploitation des ressources médicales offertes par les cellules souches pluripotentes.

Récemment isolées et mises en culture par deux équipes de chercheurs américains, ces cellules ont la capacité de se différencier, sous l’influence de facteurs biologiques et chimiques, en cellules appartenant aux trois types de tissus (endoderme, ectoderme, mésoderme) et pourraient être utilisées dans le traitement des diverses maladies dues à des lésions cellulaires (Parkinson, diabète, dystrophie musculaire…).

Pour exploiter au mieux leur potentiel thérapeutique et surmonter les problèmes de rejet immunitaire, l’une des solutions envisagées consisterait à transférer le matériel génétique des cellules du patient dans un ovocyte énucléé, à laisser l’embryon se développer jusqu’au stade du blastocyste puis à prélever dans la masse cellulaire interne et à mettre en culture les cellules pluripotentes en tous points semblables à celles de l’adulte qui leur aura donné naissance. C’est à cette technique que renvoie la notion de clonage thérapeutique, également dénommée « somatic cell nuclear transfer » (transfert du noyau de cellule somatique) par les anglo-saxons. Les champs considérables que les cellules souches embryonnaires sont susceptibles d’ouvrir à la thérapie cellulaire ne doivent pas pour autant conduire à négliger les possibilités offertes par les cellules souches fœtales et adultes qui possèdent, à des degrés moins élevés, des capacités de différenciation porteuses de nombreuses applications thérapeutiques et ne soulèvent pas les mêmes problèmes éthiques.

Ainsi s’établit, à travers cette présentation liminaire, la complémentarité entre les trois termes du rapport qui nous a été confié. Il s’inscrit, comme le précédent, dans la perspective d’une révision de la loi de 1994 qui n’interviendra vraisemblablement pas avant le second semestre de l’an 2000. Cependant, la démarche est ici prospective et non plus évaluative, l’objectif étant d’éclairer les choix du Parlement en faisant le point sur l’état de la science sans négliger les enjeux économiques qui stimulent la recherche, notamment aux Etats-Unis. Nous avons voulu clairement distinguer ce qui est d’ores et déjà possible de ce qui sera réalisable à court et à moyen terme en faisant apparaître les diverses voies que pourrait emprunter la thérapie cellulaire.

Sans placer au premier plan la dimension éthique du problème, il nous a paru nécessaire, comme nous avions pu le faire précédemment, de mettre en évidence la tension existant entre les principes posés en 1994 (et, notamment, le respect de la vie dès son origine) et les perspectives thérapeutiques offertes par le progrès scientifique, perspectives qui pourraient conduire à certains assouplissements du cadre législatif en vigueur.

Enfin, le contexte européen et international devait également être pris en compte, qu’il s’agisse du problème de la brevetabilité des techniques ou de l’harmonisation des législations relatives au clonage et à l’utilisation de l’embryon à des fins de recherche.

Le contenu de ce rapport s’appuie très largement sur les informations et réflexions que nous ont apportées les praticiens et chercheurs français. Une journée d’auditions publiques, très riche d’enseignements, a, d’autre part, permis d’entendre quelques-uns des meilleurs spécialistes de la recherche sur le clonage et les cellules souches dans les deux pays (Etats-Unis et Royaume-Uni) où elle est la plus avancée. Le compte rendu de ces diverses auditions est reproduit en annexe du rapport.

*

* *

Nous tenons à exprimer notre gratitude aux experts qui, malgré des emplois du temps très chargés, ont bien voulu nous guider dans l’orientation de notre réflexion et le choix de nos auditions. Ce comité de pilotage comprenait :

- le professeur Axel KAHN ;

- le docteur Jacques MONTAGUT, directeur de l’IFREARES (Institut francophone de recherche et d’études appliquées à la reproduction et à la sexologie), membre du comité national d’éthique ;

- le docteur Bernard LOTY, directeur médical de l’Etablissement français des greffes ;

- le professeur Jean-Paul RENARD, directeur de recherche à l’INRA.

Nos remerciements vont également au docteur Françoise TOURAINE-MOULIN et à Mme Brigitte MELIN qui nous ont apporté, à Washington et à Londres, un concours efficace pour organiser l’audition des experts américains et britanniques.

Première partie :
Eléments d’information sur le clonage –
Clonage reproductif et clonage « thérapeutique »

Précisons d’emblée que le clonage reproductif humain et les problèmes philosophiques, juridiques et médicaux que soulèverait sa mise en œuvre ne seront pas ici abordés. Sur le plan expérimental, aucun pas décisif n’a d’ailleurs été franchi même si une équipe sud-coréenne a prétendu, sans publication scientifique à l’appui, être parvenue à créer un embryon humain développé jusqu’au stade de quatre cellules selon la technique mise au point par l’Institut Roslin d’Edimbourg. Sur le terrain éthique et juridique, beaucoup a été et sera encore écrit mais il n’entre pas dans notre mission d’apporter une contribution supplémentaire à ce vaste débat dès lors que notre étude ne doit envisager le clonage que sous l’angle de ses applications thérapeutiques.

Il nous a paru cependant nécessaire de consacrer un certain nombre de développements au clonage animal reproductif par transfert nucléaire, d’une part parce que cette même technique pourrait, avec des finalités différentes, être utilisée dans le cadre de la thérapie cellulaire, d’autre part parce que ce type de clonage offre lui aussi pour l’homme, à plus ou moins long terme, des applications thérapeutiques du plus haut intérêt.

I - Données générales sur le clonage reproductif : définition et techniques

On s’en tiendra ici à l’énonciation de quelques données simples destinées à faciliter la compréhension générale des problèmes soulevés par ces techniques.

Le clonage vise à la production asexuée, à partir d’une cellule ou d’un organisme, d’entités biologiques génétiquement identiques à cette cellule ou à cet organisme. Il s’agit donc ici d’une reproduction et non d’une procréation qui « se ramène, au niveau cellulaire, à l’alliance au sein de l’élément féminin de deux moitiés aléatoires de l’ADN, chacune spécifique d’un des membres du couple » ¹. Aussi la distinction couramment utilisée aujourd’hui entre clonages reproductif et non reproductif n’est-elle guère satisfaisante au plan scientifique et mieux vaudrait séparer – nous aurons l’occasion d’y revenir – le clonage reproductif d’organismes et le clonage reproductif de lignées cellulaires ².

Deux procédés sont utilisables pour parvenir à cette duplication génétique.

1. Le clonage par scission d’embryon

Ce procédé est le plus facile à mettre en œuvre et, sans doute, le plus efficace. Il consiste à déclencher artificiellement in vitro ce qui se produit à l’état naturel chez les mammifères en cas de gémellité vraie (jumeaux monozygotes). Lorsque l’embryon fécondé se divise en deux cellules, on sépare celles-ci de façon que chacune d’elles produise à son tour un embryon. La scission de l’embryon de mouton ou de vache permet des taux de gestations gémellaires élevés (plus de 60 %). « Mais l’opération ne peut être renouvelée sur les demis (ou quarts) d’embryons obtenus, car les cellules qui ont été séparées se trouvent déjà engagées dans le programme de développement. » ³

La faisabilité de cette méthode a été récemment démontrée chez le primate ⁴. L’objectif était de créer une fratrie composée d’animaux parfaitement identiques pouvant servir de modèles de maladies ou de cobayes pour l’expérimentation thérapeutique.

2. Le clonage par transfert nucléaire

Il consiste à introduire, dans le cytoplasme d’un ovule non fécondé dont on a retiré le matériel nucléaire, le noyau d’une cellule provenant d’un embryon, d’un fœtus ou d’un organisme adulte. « On cherche à leurrer le cytoplasme de l’ovocyte qui tente alors d’organiser le nouveau noyau pour lui redonner ses caractéristiques embryonnaires. » ⁵

· On peut utiliser des cellules embryonnaires à un stade où elles sont encore peu différenciées (embryon de 32 à 64 cellules). Il est alors théoriquement possible de reproduire un embryon en autant d’exemplaires qu’il compte de cellules pourvoyeuses de noyaux. Cet artifice est utilisé depuis une douzaine d’années pour produire des clones chez les principaux mammifères d’élevage, 6 à 10 % des embryons reconstitués aboutissant à une naissance. Plus récemment (1997), l’opération a été réussie avec des primates.

· L’utilisation de cellules déjà différenciées prélevées sur un individu adulte permet de disposer d’une source illimitée de noyaux. Comme l’indique Jean-Paul RENARD, une simple biopsie de quelques millimètres carrés suffit pour fournir plusieurs milliers de cellules. Mais l’opération est alors plus aléatoire car l’activité de ces noyaux doit nécessairement être reprogrammée pour leur faire acquérir les caractéristiques de noyaux d’embryon.

Ce clonage par transfert de noyau de cellule somatique prélevée sur un individu adulte est celui qui a abouti à la naissance, en juillet 1996, de la brebis Dolly. Depuis cette date, les expériences se sont multipliées. Quels ont été les progrès accomplis, les résultats obtenus ? Quelles interrogations subsistent sur les effets de cette méthode ? C’est ce que l’on examinera maintenant.

II - L’expérimentation animale du clonage reproductif par transfert de noyau

1. Les développements de la recherche

Plusieurs étapes significatives ont été franchies au cours de ces trois dernières années dans un climat de compétition fortement exacerbé par les enjeux économiques. Aussi convient-il d’accueillir avec prudence les annonces triomphalistes des laboratoires et de ne retenir que les informations auxquelles leur publication dans des revues de haut niveau scientifique confère une incontestable crédibilité. Ces précautions prises, deux types d’avancées semblent pouvoir être mis en évidence.

1.1. L’application du clonage reproductif à plusieurs espèces de mammifères

Les premiers résultats avaient été obtenus sur des ovins. Au cours de l’année 1998, ont été rapportés des clonages de souris, de veaux et de chèvres à partir de cellules fœtales ou de cellules adultes. S’agissant des bovins et des caprins, animaux à forte production laitière, l’intérêt du clonage est associé, comme on le verra plus loin, à celui de la transgenèse permettant la production de protéines pharmaceutiques et médicales.

Les recherches sur le porc et le lapin ont été jusqu’ici infructueuses. Quant aux primates, deux clones de singes rhésus produits à partir de cellules embryonnaires sont nés en mars 1997 au Centre de primatologie de Beaverton (Oregon). En revanche, si ce même centre a pu obtenir des embryons clonés à partir de cellules somatiques, aucune grossesse n’a jusqu’ici été menée à terme après transfert in utero.

1.2. Le clonage à partir de cellules somatiques adultes

Plus la cellule donneuse de noyau est différenciée, plus sa « reprogrammation » est difficile et plus, par voie de conséquence, les chances de succès sont aléatoires. Rappelons que 277 tentatives infructueuses de transfert ont précédé la naissance de Dolly, premier clone d’un mammifère adulte.

Un premier progrès important a été réalisé en juillet 1998 ⁶ par l’équipe du docteur YANAGIMACHI (Université de Hawaï) qui a produit 22 souris à partir de cellules du cumulus ovarien prélevées sur des animaux adultes. Cinquante souris supplémentaires et trois générations de « clones de clones » ont été obtenues après ce premier résultat.

Quelques mois plus tard ⁷, une équipe japonaise (Université Kinki, Nakajami, Nara) créait 8 veaux à partir de cellules du tissu ovarien et de l’oviducte prélevées sur un animal adulte.

Plus récemment encore, ont été rapportés des résultats obtenus à partir de cellules prélevées sur des animaux mâles alors qu’il n’avait été fait usage jusqu’ici que de cellules rattachées au système reproductif de la femelle (glande mammaire, tissu ovarien, oviducte). L’équipe de Hawaï a ainsi créé un clone mâle de souris ⁸. De son côté, une équipe américano-japonaise (Institut de Kagoshima et Université du Connecticut) a produit un veau à partir de fibroblastes provenant de l’oreille d’un taureau de 17 ans ⁹. Cette dernière expérience présente un intérêt supplémentaire dans la mesure où les cellules utilisées ont été maintenues en culture durant une période prolongée, allant jusqu’à trois mois. Ainsi dispose-t-on d’assez de temps pour pratiquer sur le patrimoine génétique des interventions sophistiquées et obtenir des populations de cellules purifiées porteuses de toutes les modifications souhaitées (délétions homozygotes, mutations conditionnelles, transgène, etc.).

2. L’efficacité des résultats

2.1. Le rendement encore très faible de la méthode en termes de naissances

Mieux qu’un long commentaire, le tableau ci-après, établi d’après les expériences menées à l’INRA par l’unité de recherche du professeur Jean-Paul RENARD, illustre la faiblesse de ce rendement.

¹ avortement tardif

² dont 1 mort-né, 2 morts à la naissance et 1 mort deux mois après la naissance

(d’après Y. HEYMAN, J.P. RENARD Anim. Reprod. Sc., 1996, 42, 427-436
et Y. HEYMAN et al., AETE, septembre 1999)

Comme l’a indiqué le professeur Charles THIBAULT ¹⁰, le taux d’échec constaté avec des cellules provenant de tissus de fœtus âgés ou d’adultes résulte d’une mortalité embryonnaire tardive qui ne se produit jamais dans des conditions normales de procréation. Cette donnée est actuellement constante et les quelques expériences qui ont pu l’infirmer sont encore trop exceptionnelles pour être significatives.

Globalement, souligne le professeur THIBAULT, on peut estimer que le rendement est de :

- 7 à 10 % avec des noyaux de blastocystes

- 2 % avec des cellules d’origine fœtale

- = 1 % avec des cellules somatiques adultes.

Comment expliquer cette efficacité réduite ? Citons ici Ian WILMUT, créateur de la brebis Dolly :

« Au cours d’expériences de transfert nucléaire réalisées sur des grenouilles il y a presque 30 ans, à Cambridge, John GURDON a observé que le nombre des embryons qui survivent et qui deviennent des têtards diminue à mesure que les cellules donneuses sont prélevées à des stades de différenciation plus avancés. Nous avons obtenu les mêmes résultats avec des mammifères. D’après toutes les études de clonage décrites, une proportion notable d’embryons et de fœtus meure : un à deux pour cent seulement d’embryons franchissent le cap de la naissance. De surcroît, la mortalité postnatale est importante.

« On ignore la cause de cette surmortalité, mais elle indique que l’on ne maîtrise pas parfaitement la reprogrammation génétique qui s’effectue avant la naissance des jeunes animaux viables. Il suffit qu’un seul gène s’exprime de façon inappropriée pour que l’embryon cesse de se développer, faute d’une protéine vitale. Or, une telle reprogrammation met probablement en jeu des milliers de gènes selon un scénario partiellement aléatoire. Diverses améliorations techniques pourraient réduire la mortalité. » ¹¹

Le propos très prudent du savant écossais conduit à tempérer le caractère triomphaliste de certaines annonces dont la grande presse a pu se faire l’écho. Aucun progrès décisif ne sera sans doute acquis de façon irréversible tant que subsistera l’ignorance des chercheurs sur les mécanismes par lesquels le cytoplasme d’un ovocyte peut mettre en œuvre la lecture complète et ordonnée du génome de l’œuf fécondé ou de l’œuf reconstitué.

2.2. Fragilité et anomalies affectant les animaux clonés à partir de cellules somatiques adultes

On ne dispose encore que d’informations limitées sur les pathologies du développement qui peuvent affecter les mammifères obtenus par clonage, les chercheurs faisant plus volontiers état de leurs succès que de leurs échecs. L’inaltérable bonne santé affichée depuis plus de trois ans par la brebis Dolly ne doit cependant pas dissimuler les problèmes susceptibles de se poser en ce domaine, au moins pour les gros animaux. C’est à une équipe française, financée sur fonds publics, que revient le mérite d’avoir fourni récemment sur ce point un certain nombre d’éclairages qui peuvent susciter quelques interrogations.

Dans une étude publiée par le Lancet du 1^er mai 1999, le laboratoire de biologie cellulaire et moléculaire, département de physiologie animale, de l’INRA a rapporté le cas d’un veau, né d’un clonage à partir d’une cellule adulte, qui, après six semaines de développement normal, a perdu ses globules rouges et ses lymphocytes et est mort au bout de dix jours d’anémie sévère. Les cellules utilisées comme sources de noyaux avaient été prélevées sur un animal lui-même issu d’un clonage embryonnaire ; le même protocole avait été utilisé pour obtenir cet animal sans que de tels problèmes apparaissent, ni d’ailleurs pour plus d’une centaine d’autres veaux obtenus dans ce laboratoire par la même technique de clonage embryonnaire. Les facteurs techniques liés à l’opération peuvent dont être écartés. En outre, l’animal donneur fait partie d’un clone de trois animaux dont la santé ne s’est pas altérée, ce qui permet de repousser l’hypothèse d’un problème lié à la constitution génétique de l'animal donneur.

L’autopsie n’a décelé aucune anomalie circulatoire mais un déficit global du système de production des cellules sanguines et, en particulier, des lymphocytes. Le thymus, organe clef du développement immunitaire, était de taille très réduite. Des constatations similaires avaient pu être faites sur Marguerite, premier veau cloné par l’INRA à partir d’une cellule d’un fœtus de 60 jours, morte elle aussi d’une anémie sévère au bout de six semaines, en 1998.

Diverses autres anomalies ont pu être observées chez des animaux produits à l’INRA : taille trop élevée, anomalies cardiaques et respiratoires, œdème généralisé et épanchements liquidiens dans les cavités. Les chercheurs de Jouy-en-Josas mettent en cause des facteurs inhérents au clonage somatique, tels que le prélèvement aléatoire d’un noyau donneur porteur d’une mutation, ou un défaut de régulation au cours de la reprogrammation du noyau.

Jean-Paul RENARD souligne que la recherche des causes de ces pathologies nécessite le recueil de données épidémiologiques dont la collecte est difficile car de nombreux chercheurs travaillent pour des sociétés de biotechnologie privées qui ne commentent pas volontiers les décès de leurs clones.

Quel est l’âge réel des animaux clonés par transfert nucléaire ? Cette interrogation est née des constatations effectuées par les chercheurs de la firme PPL Therapeutics et leurs collaborateurs du Roslin Institute et publiées dans la revue Nature du 27 mai 1999. Elles portent sur la longueur des télomères, séquences de nucléotides situées à chaque extrémité des chromosomes. On sait que chaque division cellulaire – en dehors du tissu embryonnaire où agit la télomérase – est accompagnée d’un raccourcissement des télomères qui décroissent avec l’âge, jusqu’à atteindre une taille critique au delà de laquelle surviennent des anomalies de la division. Comparés à ceux d’animaux témoins du même âge, les télomères de Dolly et de deux autres brebis clonées se sont révélés plus courts (20 % environ dans le cas de Dolly).

L’explication la plus probable, selon les chercheurs, est que la longueur des télomères chez les animaux clonés reflète celle des noyaux transférés. En d’autres termes, le transfert du noyau d’une cellule adulte dans une cellule plus jeune ne remet pas « l’horloge biologique » des chromosomes à zéro. Pour autant, on ignore si l’âge physiologique des animaux nés par clonage est précisément reflété par la longueur de leurs télomères. Selon Axel KAHN, on ne peut affirmer que la télomérase constitue l’horloge biologique principale de la sénescence. La question mérite qu’on lui apporte une réponse précise dans l’éventuelle perspective, que l’on examinera plus loin, du recours au clonage dans le cadre de la thérapie cellulaire.

Au vu des informations que nous venons de rapporter, le constat que l’on peut établir est très nuancé : en dépit de progrès spectaculaires, le clonage par transfert nucléaire constitue à l’heure actuelle une technique aléatoire, de faible rendement et dont les résultats sont hypothéqués par des incertitudes qu’une pratique plus prolongée permettra seule de dissiper.

Malgré ce taux d’échec élevé et ces divers aléas, un certain nombre d’arguments militent en faveur d’une poursuite de la recherche sur les mammifères d’élevage et de laboratoire. Laissant de côté ceux qui se rattachent aux enjeux zootechniques de maîtrise de la reproduction, on évoquera ci-après l’intérêt du clonage animal reproductif pour la recherche fondamentale et les applications médicales et pharmaceutiques.

III - L’intérêt du clonage animal reproductif : recherche fondamentale et applications médicales et pharmaceutiques

1. Le clonage et la recherche biologique fondamentale

Le professeur THIBAULT énonce ainsi les faits fondamentaux concernant le fonctionnement du vivant sur lesquels les recherches relatives au clonage animal reproductif pourraient apporter des lumières ¹² :

- Quels sont les facteurs qui, dans un ovocyte mûr, sont capables d’initier l’activation du génome de l’œuf en développement à partir du stade 2, 4 ou 8-16 cellules ?

- Comment ces facteurs peuvent-ils aussi initier l’activation de la totalité du génome d’un noyau appartenant à une cellule différenciée qui n’était apparemment capable d’utiliser que des gènes codant pour des protéines spécifiques du tissu auquel il appartenait (protéines du lait pour la mamelle, kératine pour l’épiderme) ?

- Comment, au cours de la différenciation, s’éteignent les gènes qui ne seront plus utilisés et comment, corrélativement, s’activent les gènes spécifiques ?

De son côté, Jean-Paul RENARD souligne que l’étonnant pouvoir « reprogrammateur » que manifeste le cytoplasme de l’œuf reste aujourd’hui peu compris. « Il met en jeu des remaniements complexes de l’organisation des protéines qui organisent le noyau (la chromatine) et impose des états de conformation étroitement contrôlés à la molécule support des gènes, l’ADN. Or cette plasticité fonctionnelle du génome des cellules différenciées se manifeste aussi quand des cellules acquièrent un comportement de cellules cancéreuses. Par exemple, des cellules cancéreuses bronchiques sécrètent des hormones présentes normalement dans l’hypophyse. Le clonage est donc, pour la recherche biomédicale, une voie supplémentaire de recherche pour une meilleure compréhension des mécanismes qui conduisent au dérèglement de l’activité des gènes. Il pourrait être riche d’enseignement pour des études de base sur la différenciation et le vieillissement cellulaires. » ¹³

Sur un ton plus caustique, Jacques TESTART observe quant à lui que la réussite du clonage apporte d’ores et déjà une démonstration scientifique qui « va à l’encontre de la mystification généralisée qui voudrait nous faire croire au tout-génétique : le clonage a démontré l’importance du facteur cytoplasmique pour contrôler l’expression du génome, c’est-à-dire la dépendance du génétique par rapport à des facteurs variés (épigénétiques, environnement) » ¹⁴.

2. Les ressources offertes par l’association transgenèse-clonage

La naissance de la brebis Polly, annoncée par le Roslin Institute au cours de l’été 1997, fit moins de bruit que celle de Dolly, quelques mois plus tôt. Il est vrai que Polly avait été clonée à partir d’un fibroblaste de fœtus, cellule moins différenciée que celle utilisée pour la création de son illustre congénère. Elle n’en constituait pas moins une nouveauté scientifique considérable puisqu’il s’agissait du premier gros mammifère cloné porteur du gène d’une protéine humaine : le facteur IX de coagulation ¹⁵. Cette application concrète du clonage aux biotechnologies animales représente pour la transgenèse une avancée notable.

La création d’animaux transgéniques fait l’objet de recherches poussées depuis une dizaine d’années compte tenu des applications qu’elle peut offrir, d’une part pour la production de protéines thérapeutiques, d’autre part pour la transplantation chez l’homme d’organes « humanisés » susceptibles de surmonter l’obstacle immunitaire. Si les résultats sont restés jusqu’ici assez décevants, cela tient en partie à la faible efficacité des méthodes employées ; le recours au clonage par transfert nucléaire permettrait, selon les avis autorisés, d’accomplir sur ce point des progrès très sensibles.

2.1. L’efficacité escomptée du couplage transgenèse-clonage

La méthode de transgenèse la plus couramment appliquée jusqu’ici consiste à injecter un fragment génétique – une séquence d’ADN comportant un gène intéressant – dans un grand nombre d’ovules fécondés. Quelques chromosomes incorporent ce fragment d’ADN qui s’exprime alors dans cette cellule, dans les cellules filles, et chez l’animal après la naissance. Celui-ci transmet le fragment d’ADN à sa descendance.

Cette technique, dite de la micro-injection, est lente, imprécise et peu rentable : 1 à 4 % des animaux nés après de telles manipulations expriment la protéine recherchée. Si, en revanche, on modifie génétiquement les cellules utilisées comme donneuses lors d’un transfert nucléaire, le risque est nul d’obtenir un animal mosaïque dont les cellules de la lignée germinale n’ont pas intégré le transgène et qui ne peut, par conséquent, transmettre le nouveau caractère à sa descendance. La transfection des cellules avant le clonage permet aussi, en théorie, de modifier un génome de façon plus importante et plus précise en utilisant des chromosomes artificiels ou en réalisant un remplacement de gène.

D’après les chercheurs du Roslin Institute, le clonage, comparé à la micro-injection d’embryons, permet de diminuer d’un facteur 2,5 le nombre de brebis nécessaires à l’obtention d’un agneau transgénique.

Les cellules effectivement transfectées sont porteuses, outre le gène d’intérêt, d’un gène marqueur (codant par exemple une résistance à un antibiotique) et leur sélection est infiniment plus aisée à mettre en œuvre que des tests de détection sur embryon. De plus, le sexe est prédéterminé par la cellule donneuse, ce qui présente un intérêt particulier lorsque l’animal destiné à produire dans son lait une protéine codée par le transgène doit être impérativement une femelle. En outre, des lignées de cellules donneuses adéquatement transfectées peuvent être conservées et stockées avant leur utilisation au moment opportun. On notera enfin que le recours au clonage permet, une fois l’animal transgénique créé, de le multiplier en diffusant son génotype ¹⁶. Ainsi peut-on passer du cloné transgénique au transgénique cloné.

On signalera, pour conclure sur ce point, l’expérience de transgenèse spermatique réalisée en 1999 à Hawaï par l’équipe du docteur YANAGIMACHI ¹⁷. Utilisant la technique de l’ICSI, les chercheurs ont injecté dans des ovocytes de souris des spermatozoïdes, débarrassés de leur queue et de leur membrane protectrice et mélangés à des fragments d’ADN codant un marqueur protéique fluorescent pour vérifier l’efficacité de la transgenèse. Les embryons issus de cette fécondation in vitro ont été transférés dans des souris porteuses. Près de 20 % des souriceaux qui sont nés se sont révélés porteurs dans leur génome d’une à plus de cinquante copies du gène marqueur. Ainsi a été démontrée la capacité d’un spermatozoïde nu de capter un gène étranger et de permettre son transfert dans le génome de l’embryon.

Selon Bernard JÉGOU, directeur à l’INSERM du groupe d’étude de la reproduction chez le mâle, « si la technique marche aussi bien sur le bétail que sur la souris, il est probable que les investissements sur le clonage d’adulte perdront une grande part de leur intensité ». ¹⁸

2.2. Transgenèse ciblée et création de nouveaux modèles animaux

Le clonage par transfert nucléaire peut être précédé d’une intégration ciblée du transgène dans la séquence d’ADN dont on souhaite modifier le fonctionnement. Ces stratégies d’intervention sur le génome sont déjà mises en œuvre chez la souris à partir de cellules souches embryonnaires qui peuvent se maintenir en culture pendant de longues périodes mais conservent leur capacité de participer ensuite au développement. Ces outils cellulaires ne sont pas encore disponibles chez des mammifères plus proches de l’homme mais plusieurs laboratoires, dont celui de l’INRA, tentent d’obtenir ce résultat à partir de cellules fœtales ou embryonnaires ¹⁹.

La transgenèse ciblée est donc « une véritable microchirurgie génétique » ²⁰ qui peut être utilisée pour fabriquer des modèles animaux de maladies humaines. On songe, dans un premier temps, à la mucoviscidose mais aussi, ultérieurement, au diabète, à la maladie de Parkinson et à la dystrophie musculaire pour lesquels on ne dispose pas, aujourd’hui, de traitements parfaitement efficaces.

Le marché des modèles animaux, indique Jean-Paul RENARD, est estimé aujourd’hui à environ 1 milliard de francs par an et intéresse évidemment les grands groupes pharmaceutiques et les équipes biomédicales. Il pourrait en outre s’ouvrir à des nouvelles demandes de nature très différente, telles que la production d’un lait de vache « maternisé » ou d’une viande sans prion.

2.3. La production de protéines thérapeutiques

« Un animal », écrit Jean-Paul RENARD, « est un biotransformateur très efficace, capable de transformer des aliments simples, comme l’herbe, en composés complexes, comme le lait qui contient plus d’une centaine de protéines différentes. Plusieurs protéines de lait, comme les caséines ou la protéine du petit lait, ne sont produites que par les cellules de la glande mammaire car leurs gènes sont régulés par des séquences d’ADN ne fonctionnant que dans ce tissu. Si on associe ces séquences à celles de gènes codant pour une molécule d’intérêt thérapeutique […], cette molécule sera produite dans le lait […]. Disposer d’emblée, avec le clonage, de plusieurs animaux à forte production laitière comme la vache, c’est non seulement réduire le coût de production de la molécule, mais c’est aussi s’imposer rapidement sur de nouveaux marchés. » ²¹

Divers grands groupes financent une importante activité de recherche dans ce domaine avec la perspective d’un marché mondial dont la fourchette d’estimation se situe entre 40 et 55 milliards de francs. On citera ci-après quelques-uns des centaines de projets actuellement à l’étude.

Genzyme Transgenics (Framingham, Massachusetts, Etats-Unis) a rapporté récemment ²² le clonage, par transfert d’une cellule embryonnaire ayant intégré le transgène, de trois chèvres transgéniques produisant l’antithrombine III humaine, molécule présente dans le sang et dont le déficit génétique se traduit par la manifestation de thromboses veineuses postopératoires. Cette société possède ainsi des cellules embryonnaires en culture exprimant de manière constante le gène de l’antithrombine et peut reproduire, à la demande, un clonage identique. La chèvre présente le double avantage de produire plus de lait que la brebis – 300 kg de protéines purifiées sont envisageables annuellement – et d’être moins sujette que les ovins et les bovins au risque de développer une encéphalopathie spongiforme transmissible. Cette molécule pourrait être mise sur le marché dans les deux années à venir.

Genzyme a en outre passé un contrat avec ACT (Advanced Cell Technology, Worcester, Massachusetts), société spécialisée dans la culture de fibroblastes de bovins et le transfert nucléaire, pour la création de vaches transgéniques produisant de l’albumine, utilisée notamment en cas de chocs traumatiques et pour le traitement des grands brûlés et dont les besoins mondiaux sont de l’ordre de 400 tonnes par an, le prix de revient au gramme ne devant pas excéder 25 francs.

Un autre projet de Genzyme vise la production d’un anticorps pour traiter les rhumatismes articulaires. Un million de patients sont concernés aux Etats-Unis, chacun devant recevoir 5 grammes de substances actives par an. Cinq tonnes d’anticorps doivent donc être produites annuellement à un prix de revient inférieur à 50 francs par gramme. Jean-Paul RENARD indique qu’« en considérant une production de 1 gramme par litre de lait (après purification), 700 à 1 000 vaches (5 000 à 7 000 litres de lait par an) suffiront pour couvrir les besoins mondiaux ».

De son côté, Geron Bio-Med (filiale écossaise de Geron associé au Roslin Institute) devrait commercialiser d’ici deux ans la production de l’alpha-1 antitrypsine, protéine du foie dont la déficience génétique est génératrice d’emphysème pulmonaire et de cirrhose hépatique. Son administration peut en outre soulager les malades atteints de mucoviscidose. Ce marché est estimé à 100 millions de dollars.

Pharming (Leiden, Pays-Bas), qui a annoncé la naissance, en janvier 1999, de son premier veau transgénique cloné par transfert de noyau de cellules fœtales, poursuit ses recherches sur la lactoferrine – protéine fixatrice du fer qui possède de nombreuses propriétés thérapeutiques et stimule notamment le système immunitaire – et l’alphaglucocidase (ou maltose), enzyme qui hydrolyse le maltose en glucose et permet de traiter les glycogénoses. Les vaches transgéniques destinées à la production de ces protéines seraient clonées avec la collaboration d’Infigen (De Forest, Wisconsin, Etats-Unis).

Plus futuriste est le projet de Nexia Biotechnologies (Montréal) associé à Genzyme, qui a cloné trois chèvres transgéniques dont le lait contient la protéine constitutive des fils de soie d’araignée. Ce biomatériau pourrait trouver des applications en chirurgie réparatrice mais aussi… dans l’industrie aérospatiale.

2.4. Transgenèse et xénogreffes

Nous avions indiqué dans notre précédent rapport que le marché des xénogreffes, destinées à pallier la pénurie de greffons d’origine humaine, est très porteur : les évaluations vont de 1,4 à 6 milliards de dollars d’ici à 2010 et la plupart des laboratoires s’appuient sur des firmes puissantes : Nextran et Alexian aux Etats-Unis ; Imutran au Royaume-Uni, racheté par Novartis, qui s’apprête à investir plus d’un milliard de dollars dans ce domaine.

La production de porcs « humanisés » dont les organes ne seraient pas exposés, lors de la transplantation, aux habituels phénomènes de rejet immunitaire, peut se trouver facilitée par le recours à la technique du clonage. Pour la réalisation de cet objectif, Imutran a signé, en janvier 1999, un accord de recherche avec Infigen visant à la production par clonage de lignées d’animaux transgéniques.

Alexion Pharmaceuticals (New Haven, Connecticut, Etats-Unis) a annoncé, en avril 1999, la transplantation réussie de neurones provenant d’un porc génétiquement modifié chez un modèle animal de la maladie d’Alzheimer. Elle compte passer à la clinique, s’alignant sur les xénogreffes déjà pratiquées chez l’homme par l’équipe d’Ole ISACSON, à l’Ecole médicale de Harvard et par des chercheurs de la société Dacrin (Charlestown, Massachusetts). Alexion collabore également avec Harvard pour le traitement de maladies neurodégénératives et avec l’Université Yale pour des xénogreffes destinées aux patients victimes de lésions de la moelle épinière ²³.

Il reste que la xénotransplantation soulève, comme nous l’avions indiqué dans notre premier rapport, bon nombre de questions scientifiques, juridiques, éthiques et sanitaires. L’un des aléas majeurs concerne la transmission à l’homme de zoonoses et de rétrovirus d’origine animale qui pourraient atteindre des proportions pandémiques. Sans entrer dans les détails d’un sujet qui déborde le champ de notre étude, on rappellera que la France est le seul pays européen à avoir mis en place un encadrement législatif ²⁴ qui devra sans doute être précisé et complété à l’occasion de la révision de la loi du 29 juillet 1994. C’est l’une des recommandations contenues dans l’avis qu’a publié en juin 1999 le Comité consultatif national d’éthique. Ce document souligne par ailleurs l’intérêt de la création de porcs transgéniques tout en estimant qu’il convient de multiplier les essais expérimentaux de greffes d’organes de porcs transgéniques sur des singes qui représentent un excellent mais très coûteux modèle de xénogreffe humaine.

Plus récemment, ont été publiés ²⁵ les résultats d’une étude conduite par une équipe d’Imutran qui portait sur 160 patients ayant reçu des tissus d’origine porcine – peau pour des brûlures graves, îlots pancréatiques pour un diabète – ou ayant bénéficié d’une circulation extracorporelle utilisant des cellules de porc (rate, foie, reins). L’objectif était d’établir les risques de contamination par le rétrovirus endogène porcin (PERV) et d’en déterminer les conséquences. Si l’on a bien retrouvé, chez 23 patients dont certains avaient été traités huit ans auparavant, la présence, dans la circulation, de cellules de porc, aucun signe d’infection n’a été établi, même chez 36 patients qui étaient pharmacologiquement immuno-déprimés.

Même si l’absence de tout risque sanitaire se trouvait confirmée, le problème du rejet que la transgenèse s’efforce de résoudre demeurera le principal obstacle au développement de la xénotransplantation. Selon Louis-Marie HOUDEBINE, spécialiste de la transgenèse animale à l’INRA, « il faudra peut-être supprimer ou ajouter au moins dix gènes chez les porcs pour adapter leurs organes à la greffe humaine, mais lesquels ? Si on les connaissait, la technique ne serait pas un frein » ²⁶. Il reste que, même si les chercheurs parviennent à maîtriser le rejet suraigu et le rejet vasculaire différé, ils devront également surmonter les rejets cellulaires retardé et chronique qui font intervenir des cellules du système immunitaire comme les lymphocytes et les macrophages. C’est dire qu’il convient d’envisager avec prudence les ressources thérapeutiques offertes par les animaux transgéniques dans le domaine de la transplantation d’organes.

3. Un développement industriel encore aléatoire compte tenu de la fragilité des résultats et des contestations touchant la propriété intellectuelle

La propriété intellectuelle des méthodes de clonage constitue à l’évidence un atout décisif dans la compétition commerciale qui oppose, des deux côtés de l’Atlantique, les grandes sociétés de biotechnologie.

Le Roslin Institute a déposé en 1997 deux demandes de brevets destinés à couvrir non seulement la technique qui a permis de créer le clone d’adulte et ses précurseurs mais aussi tous les dérivés de cette technique : les clones eux-mêmes, leurs descendants et leurs produits, qu’ils soient à usage agricole, pharmaceutique, chirurgical ou médical.

Ces demandes ont été homologuées en janvier 2000 par l’Office britannique des brevets. Deux autres brevets avaient été précédemment délivrés. Le premier, attribué en juillet 1998 à la firme australienne Pro Bio America, couvre la « technique de Honolulu » mise au point sur les souris par les docteurs YANAGIMACHI et WAKAYAMA. Elle procède par micro-injection de noyau et non par fusion de cellules, méthode utilisée par le Roslin Institute. Celui-ci n’a pas contesté la réalité de cette variante. Un litige sérieux l’oppose en revanche à ACT (Advanced Cell Technology) associé à l’Université du Massachusetts. Cette société s’est vu accorder en août 1999 par l’office américain un brevet couvrant le clonage de tout mammifère non humain, à partir de toute cellule somatique, fœtale ou adulte, durant toute phase de croissance de la cellule, excepté la quiescence. C’est sur ce dernier point que porte la contestation : ACT affirme en effet avoir obtenu des veaux clonés à partir de cellules en cours de division ²⁷ alors que Ian WILMUT considère que la quiescence des cellules donneuses conditionne la réussite du clonage et met en doute l’originalité de la méthode brevetée par la société américaine.

Ce conflit n’est qu’un épisode parmi d’autres de la guerre commerciale que se livrent, par partenaires interposés, ces deux « major companies » américaines de la biotechnologie que sont Geron et Genzyme pour la conquête d’un marché qui pèse plusieurs centaines de millions de dollars.

Cependant, par delà ces controverses juridico-scientifiques qui trouveront probablement leur épilogue devant les tribunaux, un autre élément hypothèque l’avenir industriel du clonage transgénique : même si les progrès rapides qui ont été enregistrés au cours de ces dernières années amènent certains commentateurs à évoquer une banalisation de la technique du clonage reproductif, ces avancées resteront sujettes à caution tant que des explications précises et d’éventuels remèdes n’auront pas été fournis sur le manque de résistance des animaux clonés.

Ces incertitudes ne remettront sans doute pas en cause la stratégie de grands groupes industriels attirés par la perspective de bénéfices colossaux. Elles devraient au moins tempérer l’optimisme d’une opinion publique trop souvent prête à tenir pour acquises des avancées scientifiques et médicales dont la promesse est encore en germe dans les éprouvettes des chercheurs. Cette observation vaut plus encore pour le clonage « thérapeutique » dont l’utilisation ouvre des perspectives jusqu’ici insoupçonnées mais dont la faisabilité demeure, pour l’instant, hypothétique.

IV - Du clonage reproductif animal au clonage thérapeutique humain

Dans l’avis n° 54 du 22 avril 1997 qu’il a établi au sujet du clonage reproductif à la demande du Président de la République, le Comité consultatif national d’éthique soulignait la nécessité d’une distinction entre le clonage reproductif aboutissant à la naissance d’êtres humains et le clonage non reproductif qui recouvre lui-même deux sortes de techniques déjà usitées ou envisageables :

« - la production et la culture de cellules d’origine embryonnaire ou adulte qui ne peuvent donner lieu par elles-mêmes à la constitution d’un embryon. Ces techniques, couramment pratiquées et très précieuses pour la recherche diagnostique et thérapeutique, posent des problèmes éthiques qui ne diffèrent pas fondamentalement de ceux qu’ont déjà conduit à traiter d’autres aspects de la recherche biomédicale […]

« - la production d’embryons dont le développement serait arrêté à un stade plus ou moins précoce pour obtenir des cellules immuno-compatibles à des fins de thérapie cellulaire ».

Nous aborderons plus en détail, dans la deuxième partie de ce rapport, les ressources thérapeutiques considérables attendues des cellules souches pluripotentes présentes dans l’embryon à son premier stade de développement. L’interconnexion du clonage en vue d’obtenir des cellules souches et la mise en culture de ces cellules permettraient d’obtenir pour chaque malade une collection spécifique de ses propres cellules immunitairement homogènes. Citons là encore l’avis n° 54 du CCNE :

« La possession de cellules embryonnaires génétiquement et donc immunologiquement identiques à celles du receveur faciliterait considérablement les greffes et renforcerait très vraisemblablement leur efficacité […]. Le clonage par transfert de noyaux provenant d’un organisme adulte pourrait permettre de préparer, en quelques mois, de telles cellules en cas de besoin. Dans ce scénario, un embryon serait créé, utilisant un ovocyte receveur et le noyau d’une cellule somatique de la personne malade […]. Il s’agirait ensuite de cultiver cet embryon ex vivo puis, au bout de quelques jours, de mettre en culture des populations de cellules dont la différenciation pourrait être induite in vivo et qui pourraient ainsi être utilisées pour la greffe. »

L’objectif est donc, dans cette hypothèse, non de parvenir au développement d’un être humain mais d’obtenir, à partir des cellules somatiques d’un patient, les cellules souches dont la différenciation contrôlée permettrait de traiter l’affection dont il est porteur sans provoquer de phénomène de rejet. La technique est bien la même dans les deux hypothèses : reproduction non sexuée d’entités génétiquement identiques. La finalité diffère : création, dans le premier cas, d’un organisme complet, dans le second, de lignées cellulaires, le passage obligé étant, en l’état actuel de la science, le développement préalable d’un embryon in vitro.

Les insuccès fréquents rencontrés dans le clonage animal reproductif compromettent-ils les chances du clonage thérapeutique ? Jean-Paul RENARD fonde un avis contraire sur le fait que la faible efficacité du clonage résulte avant tout d’une mortalité fœtale élevée. « Pourquoi, alors, ne pas chercher à mieux tirer parti de cet embryon cloné dont les cellules peuvent apparemment s’engager normalement dans une première voie de différenciation ? Au lieu de viser l’obtention d’un développement à terme, tentons d’orienter les cellules embryonnaires, qui sont capables de multiplication active, dans une voie de différenciation donnée pour en faire des cellules nerveuses, des cellules épithéliales de peau, des précurseurs de cellules osseuses. » ²⁸

Cet optimisme ne fait pas l’unanimité au sein de la communauté scientifique. A titre d’exemple, le professeur EDWARDS met l’accent sur les facteurs épigénétiques incontrôlables qui risquent de compromettre la normalité des cellules obtenues par clonage somatique. Nous aurons l’occasion de revenir, dans les développements consacrés aux cellules souches pluripotentes, sur les débats que suscite, tant sous l’angle de la faisabilité technique que de l’acceptabilité éthique, une méthode dont la mise au point nécessitera encore, en tout état de cause, plusieurs années de recherche.

Deuxième partie :
Thérapie cellulaire et médecine régénératrice

Depuis que la presse spécialisée s’est fait l’écho, à la fin de l’année 1998, des avancées de la recherche américaine, l’attention du public et d’une partie de la communauté scientifique s’est polarisée sur les cellules souches embryonnaires et leurs très riches potentialités thérapeutiques. Un débat, qui n’est pas encore clos, s’est ouvert aux Etats-Unis sur le financement public de ce type de recherche et l’on a assisté à la floraison de sociétés « start-up » faisant appel au capital-risque qui parient sur les substantielles retombées économiques de ce nouveau secteur des biotechnologies.

Pour autant, un arbre qui sort à peine de terre ne doit pas cacher la forêt. Si l’un des objectifs de ce rapport est de faire le point sur les conditions et les délais dans lesquels la science pourra progresser sur ce terrain particulier, il doit aussi rendre compte d’une réalité diversifiée en dressant un tableau des différentes voies dans lesquelles s’est engagée, depuis plusieurs années, la thérapie cellulaire. Ceci permet de mettre en évidence des démarches médicales qui ne soulèvent pas, notamment au plan éthique, les mêmes problèmes que l’utilisation des cellules prélevées sur un embryon humain. Dans cette logique, nous nous proposons de distinguer, dans la deuxième partie de notre étude :

- les applications déjà éprouvées de la thérapie cellulaire (greffes de cellules souches hématopoïétiques et de cellules de la peau) ;

- les démarches expérimentales (ingénierie tissulaire, greffes de cellules fœtales et adultes notamment pour le traitement des maladies neurodégénératives) ;

- les perspectives ouvertes par les cellules souches pluripotentes d’origine embryonnaire ou fœtale mais aussi par les cellules souches adultes, dites « progénitrices », dont on découvre, depuis peu, les étonnantes capacités de transdifférenciation.

I – Les applications déjà éprouvées de la thérapie cellulaire

1. Les greffes allogéniques de cellules souches hématopoïétiques (CSH)

Ces greffes, qui sont destinées au traitement de maladies hématologiques, peuvent provenir de trois sources qui sont, dans l’ancienneté de leur utilisation, la moelle osseuse, le sang périphérique et le sang placentaire (ou sang de cordon). On insistera plus particulièrement sur ces deux derniers types de prélèvement dont il est fait, en raison de leurs avantages, un usage croissant.

1.1. Le prélèvement de CSH à partir du sang périphérique

Le recours aux CSH périphériques présente, pour le receveur, l’intérêt d’obtenir un plus grand nombre de cellules qu’avec un prélèvement de moelle. La prise de greffe et la sortie d’aplasie ²⁹ sont, dans ce cas, plus rapides.

La greffe nécessite l’administration préalable au donneur, sans bénéfice personnel, d’un facteur de croissance (GCSF recombinant) dont les risques théoriques sont liés à l’hyperleucocytose qu’il provoque chez le donneur et qui a conduit, dans deux cas, à des infarctus du myocarde, 48 heures après son administration. On a pu, d’autre part, relever deux cas de rupture de rate chez des donneurs sains dont l’un était âgé de 17 ans ³⁰. Même si ces risques sont limités, ils justifieraient que le donneur bénéficie d’une information particulière qui n’est pas prescrite par les textes, la loi ignorant ce type de prélèvement (cf. sur ce point les observations développées dans notre précédent rapport, page 54).

Le professeur VERNANT observe d’autre part que les prélèvements de CSH périphériques peuvent être opérés en situations apparentée (frère et sœur) et non apparentée. Dans cette seconde hypothèse, on se trouve dépendant d’un fichier mondial interconnecté qui regroupe environ 5 millions de donneurs. Certains pays disposent d’une législation qui permet l’administration du facteur de croissance et le prélèvement de CSH périphériques ; ils peuvent donc en fournir aux receveurs français alors que la réciproque n’est pas possible en l’état actuel de notre droit. Il y a donc là un problème de mise en concordance des différentes législations européennes.

Ce type de prélèvement représente aujourd’hui le cinquième des greffes allogéniques de cellules souches hématopoïétiques.

1.2. Le prélèvement de CSH à partir du sang placentaire

L’intérêt de ce type de prélèvement est de fournir des cellules relativement immatures qui créent moins de réactions immunitaires que les CSH d’origine médullaire ou sanguine. Les greffes de CSH requièrent en effet une identité entre donneur et receveur qui soit la plus parfaite possible, l’idéal étant, dans l’ordre décroissant, le jumeau monozygote et le frère ou la sœur géno-identiques. Même dans cette seconde situation, la réaction GVH (« graft versus host ») déclenchée par le greffon survient dans 30 à 40 % des cas et est mortelle dans 10 % des cas. Le fichier mondial ne permet de satisfaire à cette exigence d’identité que dans 50 % des cas.

L’avantage des lymphocytes « naïfs » existant dans le sang placentaire est d’être beaucoup plus tolérants à l’égard des différences d’antigènes existant entre eux et le receveur, donc de réduire considérablement le risque de GVH.

Cependant, le sang placentaire ne peut être recueilli qu’en très faible quantité (quelques dizaines de millilitres) et ne fournit donc qu’un nombre de CSH insuffisant pour un adulte de taille et de poids normaux. L’avenir passe par la mise au point de techniques d’expansion sur lesquelles travaille actuellement une équipe bordelaise.

L’utilisation de cette source de cellules sanguines s’est développée tardivement, malgré son intérêt, en raison de la plus grande complexité et du coût relativement important des opérations de recueil, typage et stockage par congélation ³¹. Les crédits aujourd’hui dégagés devraient permettre de recueillir et de congeler, dans les cinq années à venir, environ 10 000 sangs placentaires. Ainsi sera-t-il possible de traiter des catégories de population qui sont sous-représentées dans les fichiers de donneurs volontaires.

2. Les greffes de peau

Pratiquées aujourd’hui de façon courante, notamment pour le traitement des grands brûlés, ces greffes tirent parti des capacités de régénération dont sont dotées les cellules souches de l’épiderme. On sait qu’une assise cellulaire épidermique s’élimine toutes les 24 à 48 heures par desquamation de la couche cornée et que l’épiderme se renouvelle en totalité en quelques dizaines de jours.

Ces greffes sont, en règle générale, autologues : on prélève par biopsie sur le patient un fragment de peau de très faible dimension que l’on met en culture afin d’en accroître la surface. Le greffon peut ensuite être placé sur la plaie sans susciter de réactions immunitaires. La société américaine Genzyme Tissue Repair a ainsi commercialisé, depuis 1987, le procédé « Epicel » qui guérit en moyenne 75 grands brûlés par an et représente plus de 30 % de ce marché, soit plus de 12 millions de dollars ³².

Un autre procédé est développé en Europe par la société italienne Fidia Advanced Biomaterials. Les kératinocytes, cellules souches de l’épiderme du patient, sont cultivés sur une matrice de polymères biodégradables. Lorsqu’ils ont proliféré le long de la matrice à l’aide de facteurs de croissance, ils forment un tissu qui peut être placé dans le corps. Parallèlement à la vascularisation, le support biodégradable disparaît en quatre semaines et le tissu se trouve parfaitement intégré à l’épiderme au bout de deux mois.

Lorsque les lésions chroniques, comme les ulcères aux pieds des diabétiques, sont plus profondes et atteignent le derme, les cultures de cellules servent aussi à remplacer le tissu interne. Le système « Dermagraft », fabriqué par la start-up américaine Advanced Tissue Sciences, se compose d’une matrice synthétique utilisée comme support de culture de cellules du derme. En assurant la stabilité de celui-ci, il accélère aussi le processus naturel de cicatrisation : les kératinocytes situés autour de la blessure migrent pour couvrir le derme artificiel et produisent des facteurs de croissance jusqu’à la guérison.

Ces méthodes sont maintenant employées pour le remplacement de cartilages défectueux à partir de chondrocytes mis en culture pendant plusieurs semaines et greffés par arthroscopie. Cette technologie, mise au point par l’hôpital suédois de Gothenburg, a permis de reconstruire, depuis 1995, les genoux de plus de 2 000 patients. A l’hôpital des enfants de Boston, Joseph VACANTI a même réussi à reconstituer les cartilages thoraciques d’un patient de 12 ans victime d’une malformation héréditaire à partir de cellules mises en culture sur un support de forme adéquate ³³.

Pour traiter temporairement les situations d’urgence, on pratique des allogreffes à partir de cellules prélevées dans des banques de donneurs. Les greffes d’épiderme utilisent ainsi des kératinocytes venant de cliniques spécialisées dans les circoncisions. Chaque prépuce circoncis peut donner 200 000 carrés de peau prêts à être greffés sans phénomène de rejet. Ces cellules se multipliant facilement, il est aisé d’obtenir des tissus en grande quantité tout en testant leur innocuité.

On rappellera enfin que la pénurie de cellules d’origine humaine conduit dans certains cas à pratiquer des xénogreffes à partir de cellules du derme porcin.

II – Les démarches expérimentales en cours : tissus et cellules

1. L’ingénierie tissulaire

L’ingénierie – ou génie – tissulaire est, selon la définition qu’en donne le docteur François AUGER, directeur du laboratoire d’organogenèse expérimentale (LOEX) à l’hôpital du Saint-Sacrement (Québec), un nouveau domaine biomédical regroupant les principes de la biologie cellulaire et du génie biologique, qui permet de reconstruire des structures proches des tissus à partir de cellules vivantes pour des usages in vivo ou ex vivo. Le concept clef en est la reproduction, avec des caractéristiques simplifiées, de l’architecture tissulaire, qui conduit à une intégration immédiate et interactive de ces tissus dans le corps humain.

Deux méthodes sont actuellement expérimentées pour la création de « néo-organes » à partir de cultures cellulaires in vitro.

1°) La première fait appel à des biomatériaux pour la culture in vitro et l’implantation des cellules. Les cellules incorporées dans ces supports sécrètent des quantités variées de matrice extracellulaire conduisant à la reconstruction d’une structure proche du tissu d’origine mais comprenant également la trame biodégradable du biomatériau. Ces tissus offrent une bonne résistance mécanique mais la présence d’un squelette biodégradable peut être un handicap dans les organes pulsatiles, comme les vaisseaux sanguins, en raison d’une incompatibilité de compliance entre les cellules et leur matrice extracellulaire, d’une part, et la structure du biomatériau, d’autre part. De plus, le processus de biodégradation de ces matériaux s’avère plus complexe qu’il n’avait été initialement prévu.

Cette technique a été utilisée à la Harvard Medical School de Boston par Anthony ATALA pour expérimenter sur des chiens la création d’une vessie bioartificielle. Des cellules musculaires lisses et des cellules de la paroi interne de la vessie, dites urothéliales, sont prélevées par biopsie chez l’animal receveur et mises séparément en culture pendant quatre semaines. Le tissu ainsi cultivé est ensuite fixé sur un moule de polymère biodégradable ayant la taille et la forme d’une vessie de chien. Les cellules urothéliales sont placées à l’intérieur du moule et les cellules musculaires à l’extérieur, en couches successives, après passage dans un incubateur. Au bout de six semaines, les chercheurs remplacent la vessie naturelle par ce néo-organe qui fonctionne correctement un mois plus tard. Après onze mois, la vessie retrouve 95 % de la capacité d’un organe normal.

L’intérêt de cette expérience, par delà son aspect spectaculaire, est d’avoir réussi à reconstituer une structure fonctionnelle composée de plusieurs tissus différents. Pratiquée avec succès sur dix animaux, elle devra encore être affinée avant son expérimentation sur l’homme. Néanmoins, l’équipe d’Anthony ATALA a déjà élaboré des cultures de cellules de vessie humaine in vitro. Ce néo-organe pourrait intéresser 400 millions de personnes connaissant des problèmes de vessie qui vont de la malformation congénitale à l’infection chronique et au cancer.

2°) La seconde méthode consiste, sans apport extérieur, à exploiter la capacité qu’ont les cellules à s’auto-assembler spontanément, à sécréter leur propre matrice extracellulaire et à en organiser l’architecture interne, lorsqu’elles sont placées dans un environnement favorable. Les tissus ainsi obtenus sont dénués de tout matériel exogène et présentent de surcroît des propriétés mécaniques remarquables.

Ce procédé a été expérimenté par le LOEX à Québec pour la fabrication de vaisseaux sanguins à partir de cellules humaines prélevées sur un cordon ombilical. On en a extrait, pour les cultiver séparément, les trois types de cellules constitutives d’un vaisseau sanguin : des cellules endothéliales pavimenteuses qui tapissent la paroi interne du vaisseau (« intima ») ; des cellules musculaires lisses logées dans la couche médiane (« média »), qui assurent la contractilité du vaisseau ; des fibroblastes qui forment la couche externe (« adventice »). On obtient, après culture, deux feuillets cellulaires, la média et l’adventice, qu’on enroule autour d’un mandrin pour reproduire la forme tubulaire du vaisseau. Puis des cellules endothéliales sont ensemencées dans la lumière du vaisseau. Ainsi réunies, les espèces cellulaires entament un « dialogue » qui concourt, par un échange de messages chimiques (cytokines et facteurs de croissance), à structurer la matrice extracellulaire pour en faire une structure de soutien.

Les vaisseaux sanguins ainsi reconstruits ont 3 à 5 mm de diamètre. Ils se prêteraient donc bien aux pontages coronariens et pourraient également réparer les dégâts artériels causés par l’athérosclérose. « Les vaisseaux », indique le docteur AUGER, « supportent une tension de vingt fois supérieure à celle d’une personne normotendue. En outre, ils sécrètent eux-mêmes des substances antithrombotiques qui préviennent la formation de caillots susceptibles d’obstruer le flot sanguin. Or, ces deux caractéristiques font défaut aux prothèses synthétiques qui ont servi de greffons jusqu’à présent. » ³⁴ Obtenus à partir des propres cellules du patient, ils éviteraient les problèmes de rejet et de transmission pathogène qui sont les principaux écueils liés à la transplantation d’organes étrangers.

D’autres recherches sur la reconstruction tissulaire tridimensionnelle sont actuellement en cours. Elles portent notamment sur la cornée. Deux chercheurs de l’Eye Institute de l’Université d’Ottawa et de la faculté de médecine de l’Université du Tennessee ont ainsi mis en culture, en couches superposées, trois types de cellules composant la cornée (épithélium antérieur qui constitue la membrane extérieure, stroma qui forme la couche intermédiaire composée de kératinocytes et endothélium antérieur, ou couche profonde de la cornée). Après deux semaines, ils ont pu disposer d’un tissu transparent ayant à peu près les mêmes propriétés que la cornée humaine. Avant d’en envisager la greffe, il conviendra d’une part de vérifier l’absence de risque cancérigène et de réactions immunitaires, d’autre part de s’assurer que ces cornées artificielles ne s’opacifient pas avec le temps. Cela étant, ce tissu artificiel présente un grand intérêt pour la recherche et « pourrait servir de modèle pour répondre à bon nombre de questions fondamentales » comme le note Terence O’BRIEN, chirurgien de la cornée au Wilmer Eye Institue (Johns Hopkins School of Medicine) ³⁵.

Les différentes méthodes de génie tissulaire ouvrent donc de nouvelles voies dans le domaine de la transplantation d’organes. Elles pourraient en outre apporter un concours précieux au développement de la thérapie génique en permettant l’introduction de gènes actifs dans des équivalents tissulaires in vitro et l’implantation de ceux-ci au niveau des sites anatomiques adéquats. On soulignera enfin qu’elles présentent l’avantage non négligeable de ne soulever aucun problème éthique puisqu’elles font exclusivement appel à des cellules adultes qui ne se heurtent pas, de ce point de vue, aux mêmes objections que les cellules embryonnaires.

2. La greffe de cellules allogéniques