Dernière mise à jour le 4 février 2021 par Sagar Aryal

• Les vecteurs génétiques sont des véhicules permettant de délivrer de l’ADN étranger dans des cellules réceptrices.
• Dans le clonage moléculaire, un vecteur est une molécule d’ADN utilisée comme véhicule pour transporter artificiellement du matériel génétique étranger dans une autre cellule, où il peut être répliqué et/ou exprimé.
• Les vecteurs peuvent se répliquer de manière autonome et comprennent généralement des caractéristiques pour faciliter la manipulation de l’ADN ainsi qu’un marqueur génétique pour leur reconnaissance sélective.
• Les différents types de vecteurs disponibles pour le clonage sont les plasmides, les bactériophages, les chromosomes artificiels bactériens (BACs), les chromosomes artificiels de levure (YACs) et les chromosomes artificiels de mammifères (MACs).
• Les vecteurs de clonage sont limités à la taille de l’insert qu’ils peuvent porter. Selon la taille et l’application de l’insert, le vecteur approprié est sélectionné pour un but particulier.

Caractéristiques essentielles des vecteurs de clonage

Qu’importe la sélection d’un vecteur, tous les vecteurs sont des molécules d’ADN porteuses. Ces molécules porteuses doivent avoir quelques caractéristiques communes en général telles que :

• Il doit être auto-réplicatif à l’intérieur de la cellule hôte.
• Il doit posséder un site de restriction unique pour les enzymes RE.
• L’introduction du fragment d’ADN donneur ne doit pas interférer avec la propriété de réplication du vecteur.
• Il doit posséder un certain gène marqueur tel qu’il puisse être utilisé pour l’identification ultérieure de la cellule recombinante (généralement un gène de résistance aux antibiotiques qui est absent de la cellule hôte).
• Ils doivent être facilement isolés de la cellule hôte.

Plasmides

• Les plasmides sont des éléments extra chromosomiques circulaires à double brin d’ADN réplicatif présents dans les cellules bactériennes.
• Les plasmides présentent une taille allant de 5,0 kb à 400 kb.
• Les plasmides sont insérés dans les appels bactériens par un processus appelé transformation.
• Les plasmides peuvent accueillir une taille d’insertion allant jusqu’à 10 kb de fragment d’ADN.
• Généralement, les vecteurs plasmidiques portent un gène marqueur qui est le plus souvent un gène de résistance aux antibiotiques ; ce qui fait que toute cellule qui contient le plasmide va croître en présence de l’antibiotique correspondant sélectionnable fourni dans les milieux.

Bactériophage

• Les virus qui infectent les bactéries sont appelés bactériophages. Ce sont des parasites obligatoires intracellulaires qui se multiplient à l’intérieur de la cellule bactérienne en utilisant une partie ou la totalité des enzymes de l’hôte.
• Les bactériophages ont un mécanisme très significatif pour délivrer son génome dans la cellule bactérienne. Par conséquent, il peut être utilisé comme un vecteur de clonage pour délivrer des segments d’ADN plus importants.
• La plupart du génome du bactériophage est non essentiel et peut être remplacé par de l’ADN étranger.
• En utilisant le bactériophage comme vecteur, un fragment d’ADN de taille allant jusqu’à 20 kb peut être transformé.

Chromosomes artificiels bactériens (BACs)

• Les chromosomes artificiels bactériens (BACs) sont des plasmides simples qui sont conçus pour cloner de très grands fragments d’ADN dont la taille varie de 75 à 300 kb.
• Les BACs ont essentiellement des curiosités de type marqueur comme les gènes de résistance aux antibiotiques et une origine de réplication (ori) très stable qui favorise la distribution du plasmide après la division cellulaire bactérienne et le maintien du nombre de copies du plasmide à un ou deux par cellule.
• Les BAC sont essentiellement utilisés pour le séquençage du génome des organismes dans les projets de génome (exemple : les BAC ont été utilisés dans le projet du génome humain).
• Plusieurs centaines de milliers de fragments d’ADN de paires de bases peuvent être clonés en utilisant les BAC.

Chromosomes artificiels de levure (YACs)

• Les YACs sont des vecteurs d’expression de levure.
• De très grands fragments d’ADN dont la taille varie de 100 kb à 3000 kb peuvent être clonés en utilisant les YACs.
• Les YACs sont surtout utilisés pour le clonage de très grands fragments d’ADN et pour la cartographie physique de génomes complexes.
• Les YACs ont un avantage sur les BACs pour exprimer des protéines eucaryotes qui nécessitent des modifications post-traductionnelles.
• Mais, les YACs sont connus pour produire des effets chimériques qui les rendent moins stables par rapport aux BACs.

Chromosomes artificiels humains (HACs)

• Les chromosomes artificiels humains (HACs) ou les chromosomes artificiels de mammifères (MACs) sont encore en cours de développement.
• Les HACs sont des microchromosomes qui peuvent agir comme un nouveau chromosome dans une population de cellules humaines.
• Les HACs ont une taille de 6 à 10 Mb qui portent de nouveaux gènes introduits par des chercheurs humains.
• Les CAH peuvent être utilisés comme vecteurs dans le transfert de nouveaux gènes, l’étude de leur expression et la fonction chromosomique mammalienne peut également être élucidée en utilisant ces microchrosomes dans le système mammalien.

Autres types de vecteurs

Tous les vecteurs peuvent être utilisés pour le clonage et sont donc des vecteurs de clonage, mais il existe également des vecteurs conçus spécialement pour le clonage, tandis que d’autres peuvent être conçus spécifiquement à d’autres fins, telles que la transcription et l’expression des protéines.

Vecteurs d’expression

Les vecteurs conçus spécifiquement pour l’expression du transgène dans la cellule cible sont appelés vecteurs d’expression, et possèdent généralement une séquence promotrice qui pilote l’expression du transgène. Les vecteurs d’expression produisent des protéines par la transcription de l’insert du vecteur suivie de la traduction de l’ARNm produit.

Vecteurs de transcription

Des vecteurs plus simples appelés vecteurs de transcription sont seulement capables d’être transcrits mais pas traduits : ils peuvent être répliqués dans une cellule cible mais pas exprimés, contrairement aux vecteurs d’expression. Les vecteurs de transcription sont utilisés pour amplifier leur insert.

Utilisations des vecteurs

Les vecteurs ont été développés et adaptés pour une large gamme d’utilisations. Deux utilisations principales sont :

(1) isoler, identifier et archiver des fragments d’un plus grand génome

(2) exprimer sélectivement des protéines codées par des gènes spécifiques.

Les vecteurs ont été les premiers outils d’ADN utilisés dans le génie génétique, et continuent d’être des pierres angulaires de cette technologie.