1000 resultados para NUCLEAR TRANSFER


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In early development, female embryos (XX) produce twice the transcripts of X-linked genes compared with male embryos (XY). During the course of development, inactivation of the X chromosome equilibrates gene dosage, making the development of female embryos viable. Moreover, the biotechnologies used for producing embryos in vitro seem to work better with male embryos, making it easier for them to reach the blastocyst stage and allow for complete gestation. We investigated the expression of three X-linked genes that are involved in development, XIST, G6PD, and HPRT, and of the transcript interferon-tau, in male and female bovine blastocysts produced by nuclear transfer (NT) and by in vitro fertilization (IVF). Oocytes that had been matured in vitro were enucleated and reconstructed with somatic cells from adult animals at 18 h post-maturation. After fusion (two pulses of 2.25 kv/cm) and chemical activation (5.0 mu M ionomycin for 5 min and 2.0 mM 6-DMAP for 3 h), the oocytesomatic cell units were cultivated in CR2 with a monolayer of granulosa cells at 38.8 degrees C, in a humidified 5% CO(2) atmosphere. IVF embryos were inseminated, after centrifugation in a Percoll gradient, with 2 x 10(6) sperm/mL TALP medium supplemented with BSA and PHE and cultivated under the same conditions as the cloned embryos. We used real-time PCR to analyze the gene expression of individual blastocysts compared to expression of the housekeeping gene, GAPDH. The gene XIST was expressed in female embryos and not in male embryos produced by IVF, though it was expressed at low levels in male embryos produced by NT. Unlike previous reports, we found lower levels of the transcript of G6PD in females than in males, suggesting double silencing or other mechanisms of control of this gene. Female embryos produced by IVF expressed the HPRT gene at a higher level than female embryos produced by NT, suggesting that gene silencing proceeds faster in NT-produced female embryos due to ""inactivation memory"" from the nucleus donor. In conclusion, male and female embryos express different levels of X-chromosome genes and failures of these genes that are essential for development could reduce the viability of females. Nuclear transfer can modify this relation, possibly due to epigenetic memory, leading to frequent failures in nuclear reprogramming.

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Cloning by nuclear transfer is often associated with poor results due to abnormal nuclear reprogramming of somatic donor cells and altered gene expression patterns. We investigated the expression patterns of imprinted genes IGF2 and IGF2R in 33- to 36-day bovine embryos and chorio-allantoic membranes derived from in vivo- and in vitro-produced embryos by somatic cell nuclear transfer (SCNT), parthenogenetic activation, and in vitro fertilization (IVF). There was a lower IGF2 expression rate in the SCNT (0.19) and parthenogenetic (0.02) groups when compared to in vivo and IVF embryos (2.01; P < 0.05). In the chorio-allantoic membranes, IGF2 showed a baseline expression pattern (P < 0.05) in parthenotes (0.001) when compared to in vivo, IVF (3.13), and SCNT (0.98) groups. IGF2R was less expressed (P < 0.05) in SCNT chorio-allantoic membranes (0.25) when compared to the in vivo group. The low expression of IGF2 in parthenogenetic embryos and chorio-allantoic membranes confirms its imprinted status in cattle. Alterations in the relative frequency of IGF2 and IGF2R transcripts were observed in SCNT-derived bovine embryos and chorioallantoic membranes, respectively, supporting the hypothesis that abnormalities in the expression of imprinted genes are causes of the low efficiency of SCNT procedures in this species.

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The relationship between the level of cell confluence near the plateau phase of growth and blastocyst yield following somatic cell cloning is not well understood. We examined the effect of distinct cell culture confluence levels on in vitro development of cloned bovine embryos. In vitro-matured bovine oocytes were manually bisected and selected by DNA staining. One or two enucleated hemi-cytoplasts were paired and fused with an adult skin somatic cell. Cultured skin cells from an adult Nellore cow harvested at three distinct culture confluence levels (70-80, 80-90, and > 95%) were used for construction of embryos and hemi-embryos. After activation, structures were cultured in vitro as one embryo (1 x 100%) or as aggregates of two hemi-embryos (2 x 50%) per microwell. Fusion, cleavage and blastocyst rates were compared using the chi(2) test. The fusion rate for hemi-embryos (51.4%) was lower than for embryos (67.6%), with no influence of degree of cell confluence. However, blastocyst rates improved linearly (7.0, 17.5, and 29.4%) with increases in cell confluence. We conclude that degree of cell culture confluence significantly influences subsequent embryo development; use of a cell population in high confluence (> 90%) for nuclear transfer significantly improved blastocyst yield after cloning.

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Cell cycle synchronization by serum starvation (SS) induces apoptosis in somatic cells. This side effect of SS is hypothesized to negatively affect the outcome of somatic cell nuclear transfer (SCNT). We determined whether apoptotic fibroblasts affect SCNT yields. Serum-starved, adult, bovine fibroblasts were stained with annexin V-FITC/propidium iodide to allow apoptosis detection by flow cytometry. Positive and negative cells sorted by fluorescence activated cell sorting (FACS) and an unsorted control group were used as nuclear donors for SCNT. Reconstructed embryos were cultured in vitro and transferred to synchronized recipients. Apoptosis had no effect on fusion and cleavage rates; however, it resulted in reductions in blastocyst production and quality measured by apoptotic index. However, reconstructed embryos with apoptotic cells resulted in pregnancy rates similar to that of the control on day 30, and generated one live female calf. In conclusion, we showed that apoptotic cells present in serum-starved cultures negatively affect embryo production after SCNT without compromising full-term development. Further studies will evaluate the ability of the oocyte to reprogram cells in specific phases of apoptosis.

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Animal cloning by nuclear transfer (NT) has made the production of transgenic animals using genetically modified donor cells possible and ensures the presence of the gene construct in the offspring. The identification of transgene insertion sites in donor cells before cloning may avoid the production of animals that carry undesirable characteristics due to positional effects. This article compares blastocyst development and competence to establish pregnancies of bovine cloned embryos reconstructed with lentivirus-mediated transgenic fibroblasts containing either random integration of a transgene (random integration group) or nuclear transfer derived transgenic fibroblasts with known transgene insertion sites submitted to recloning (recloned group). In the random integration group, eGFP-expressing bovine fetal fibroblasts were selected by fluorescence activated cell sorting (FACS) and used as nuclei donor cells for NT. In the recloned group, a fibroblast cell line derived from a transgenic cloned fetus was characterized regarding transgene insertion and submitted to recloning. The recloned group had higher blastocyst production (25.38 vs. 14.42%) and higher percentage of 30-day pregnancies (14.29 vs. 2.56%) when compared to the random integration group. Relative eGFP expression analysis in fibroblasts derived from each cloned embryo revealed more homogeneous expression in the recloned group. In conclusion, the use of cell lines recovered from transgenic fetuses after identification of the transgene integration site allowed for the production of cells and fetuses with stable transgene expression, and recloning may improve transgenic animal yields.

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Nuclear transfer of domestic cat can be used as a tool to develop reproductive biotechnologies in wild felids. The importance of cell cycle phase during the nuclear transfer has been a matter of debate since the first mammalian clone was produced. The cell cycle phase of donor cells interferes on maintenance of correct ploidy and genetic reprogramming of the reconstructed embryo. The use of G0/G1 arrested donor cells has been shown to improve nuclear transfer efficiency. The present study was conducted to test the hypothesis that domestic cat foetal fibroblasts cultured up to the fifth passage and submitted to full confluency provide a higher percentage of cells at G0/G1 stage than fibroblasts cultured in serum starved media. Results demonstrated that serum starvation increased (p < 0.05) the percentage of G0/G1 fibroblasts when compared with control. Moreover, the combined protocol using confluency and serum starvation was more efficient (p < 0.05) synchronizing cells at G0/G1 stage than serum starvation or confluency alone for the first 3 days of treatment. In conclusion, serum starvation and full confluency act in a synergistic manner to improve domestic cat foetal fibroblast cell cycle synchronization at the G0/G1 stage.

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The bovine maternal epithelium is composed of cuboidal cells interspersed with low columnar cells having centrally located nuclei. Bovine trophoblast is composed of two cell types: mononuclear trophoblastic and giant trophoblastic cells that can have two or more nuclei. Number of apoptotic cells and proliferative cells are variable in both cell populations. This study compared tissue growth and apoptosis by flow cytometry in the cell population found at distinct placental regions (central region of placentomes, <= 1-cm microplacentomes and the interplacentomal region) between normal and cloned near-term bovine pregnancies. After a morphological comparison between regions and groups (controls vs. clones), a lesser proportion of diploid to tetraploid cells was observed in the central region of placentomes and in microplacentomes from cloned-derived pregnancies. In addition, cloned animals had a fewer apoptotic cells in the central region of the placentome and in interplacentomal region and a greater proliferative capacity in all regions (cells in G(2)/M) near term as opposed to control animals. These results may reveal the existence of a relationship between such changes in the proportions of uterine and trophoblastic epithelial cells at the end of pregnancy and normal placental function. This could be related to faulty placentation in early pregnancy, placental insufficiency during pregnancy or lack of placental and/or fetal maturation in late pregnancy, which may contribute to someof the abnormalities after in vitro embryo manipulations, such as poor preparation and initiation of parturition, prolonged gestation and lesser post-natal survival in some cloned animals. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

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Las células madre embrionarias (Embryonic Stem Cells; ESC) son células pluripotentes que presentan la capacidad de dividirse indefinidamente a la vez que mantienen la habilidad para diferenciarse a cualquier tipo celular. Aunque de manera rutinaria se derivan a partir de la masa celular interna de embriones en estadio de blastocisto, también pueden derivarse a partir de embriones en estadios precompactacionales y de embriones reconstruidos por procesos de transferencia nuclear. Debido a que durante el desarrollo embrionario temprano, momento en el que se derivan las ESC, tienen lugar profundos cambios de metilación en el genoma, tanto la derivación como el cultivo se consagran como técnicas que pueden alterar los patrones de metilación en genes regulados por impronta genómica. Con el objetivo de analizar la estabilidad epigenética de embriones preimplantacionales y ESC murinas, en este trabajo se ha optimizado un protocolo de anàlisis de los niveles de metilación mediante pirosecuenciación. Para ello se han seleccionado tres genes regulados por impronta genómica (H19/Igf2, Snrpn and Peg3), dos genes relacionados con el mantenimiento de pluripotencia en ESC (Oct4, Nanog y Sox2) y dos genes marcadores de diferenciación temprana (Cdx2 y Gata6). Nuestros resultados muestran que algunos grupos de embriones preimplantacionales presentan una hipo e hipermetilación en las regiones diferencialmente metiladas (Differentially Methylated Regions, DMRs) de los genes Snrpn y Peg3. Además, la línea de ESC analizada presentó anomalías en los tres genes regulados por impronta genómica. No obstante, el hecho de que esta línea fuera inestable a nivel cariotípico no permite establecer una relación entre el cultivo in vitro o la técnica de derivación y la inestabilidad epigenética demostrada. Por todo esto, parece pertinente analizar tanto la integridad epigenética como la estabilidad cromosómica de ESC antes de proceder a realizar ensayos clínicos en humanos.

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Transgenic technology has become an essential tool for the development of animal biotechnologies, and animal cloning through somatic cell nuclear transfer (SCNT) enabled the generation of genetically modified animals utilizing previously modified and selected cell lineages as nuclei donors, assuring therefore the generation of homogeneous herds expressing the desired modification. The present study aimed to discuss the use of SCNT as an important methodology for the production of transgenic herds, and also some recent insights on genetic modification of nuclei donors and possible effects of gene induction of pluripotency on SCNT.

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The present study examined the in vitro and in vivo development of bovine nuclear-transferred embryos. A bovine fetal fibroblast culture was established and used as nucleus donor. Slaughterhouse oocytes were matured in vitro for 18 h before enucleation. Enucleated oocytes were fused with fetal fibroblasts with an electric stimulus and treated with cytochalasin D and cycloheximide for 1 h followed by cycloheximide alone for 4 h. Reconstructed embryos were cultured for 7-9 days and those which developed to blastocysts were transferred to recipient cows. Of 191 enucleated oocytes, 83 (43.5%) were successfully fused and 24 (28.9%) developed to blastocysts. Eighteen freshly cloned blastocysts were transferred to 14 recipients, 5 (27.8%) of which were pregnant on day 35 and 3 (16.7%) on day 90. Of the three cows that reached the third trimester, one recipient died of hydrallantois 2 months before term, one aborted fetus was recovered at 8 months of gestation, and one delivered by cesarian section a healthy cloned calf. Today, the cloned calf is 15 months old and presents normal body development (378 kg) and sexual behavior (libido and semen characteristics).

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The compounds 6-dimethylaminopurine and cycloheximide promote the successful production of cloned mammals and have been used in the development of embryos produced by somatic cell nuclear transfer. This study investigated the effects of 6-dimethylaminopurine and cycloheximide in vitro, using the thiazolyl blue tetrazolium bromide colorimetric assay to assess cytotoxicity, the trypan blue exclusion assay to assess cell viability, the comet assay to assess genotoxicity, and the micronucleus test with cytokinesis block to test mutagenicity. In addition, the comet assay and the micronucleus test were also performed on peripheral blood cells of 54 male Swiss mice, 35 g each, to assess the effects of the compounds in vivo. The results indicated that both 6-dimethylaminopurine and cycloheximide, at the concentrations and doses tested, were cytotoxic in vitro and genotoxic and mutagenic in vitro and in vivo, altered the nuclear division index in vitro, but did not diminish cell viability in vitro. Considering that alterations in DNA play important roles in mutagenesis, carcinogenesis, and morphofunctional teratogenesis and reduce embryonic viability, this study indicated that 6-dimethylaminopurine and cycloheximide utilized in the process of mammalian cloning may be responsible for the low embryo viability commonly seen in nuclear transfer after implantation in utero.

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Une morbidité et une mortalité néonatales élevées limitent l’efficacité du clonage somatique chez les bovins. Des malformations myoarthrosquelettiques, des anomalies ombilicales, des problèmes respiratoires et de la faiblesse ont été fréquemment observés chez les veaux clonés nouveaux-nés. Cette étude rétrospective porte sur 31 veaux clonés. Ses objectifs étaient de décrire les problèmes respiratoires rencontrés, leur évolution au cours du temps, les traitements instaurés pour soutenir la fonction respiratoire et la réponse aux traitements. Vingt-deux veaux ont souffert de problèmes respiratoires. La tachypnée, l’hypoxémie et l’hypercapnie sont les signes cliniques les plus fréquemment observés. L’analyse des gaz sanguins a été un outil essentiel dans le diagnostic et le suivi de la fonction respiratoire. La radiographie a permis une évaluation globale du poumon. L’oxygénothérapie intranasale et la ventilation mécanique ont permis de limiter la mortalité due à une insuffisance respiratoire à 18% (4/22). Cette étude a permis d’émettre des hypothèses quant à l’origine des problèmes respiratoires chez les veaux clonés. Plus d’une maladie semblent affecter les veaux clonés. La déficience en surfactant, l’hypertension pulmonaire persistante et le retard de résorption du fluide pulmonaire figurent parmi les entités pathologiques les plus probables.

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La nature a développé diverses stratégies afin d’assurer le commencement de la vie dans des conditions d’homoplasmie, c’est-à-dire des conditions telles que les cellules sont dotées du même ADN mitochondrial. Toutefois, des nouveaux haplotypes de l’acide désoxyribonucléique mitochondrial (ADNmt) peuvent apparaitre et croître de plusieurs façons tout au long de la durée d’une vie menant à l’hétéroplasmie. Par exemple, l’hétéroplasmie de l’ADNmt peut être créée artificiellement par des technologies reproductives assistées, ainsi que naturellement par le processus de vieillissement. De ce fait, la thèse de ce doctorat fut divisée en deux principaux objectifs. Le premier étant celui d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt produit par le transfert nucléaire des cellules somatiques (SCNT) lors du développement de l’embryon jusqu’au fœtus et aux tissus adultes de bovins clonés. En ce qui concerne le second objectif, il s’agit d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt causés par le vieillissement dans une cellule somatique adulte et dans des tissus germinaux durant l’ovogénèse, ainsi qu’au début de l’embryogenèse et dans la procédure de culture in vitro sur des souris. Dans la première série d’expériences sur des bovins, des fibroblastes fœtaux transportant une mutation d’ADNmt (insertion de 66 pb) furent fusionnés avec des ovocytes receveurs transportant l’ADNmt du type sauvage. La présence d’ADNmt venant de la cellule donneuse a été analysée à différents stades de développement, soit sur des embryons âgés de 17 jours (n=17), des fœtus âgés de 40 jours (n=3), des fœtus âgés de 60 jours (n=3), un fœtus âgé de 240 jours et 3 clones post-nataux âgés de 18 à 24 mois. Chaque individu s’est avéré être hétéroplasmique et 99 % (103/104) des échantillons de tissus analysés étaient également hétéroplasmiques. Cependant, l’ovaire venant du fœtus de 240 jours fut le seul à être homoplasmique pour l’ADNmt de l’ovocyte receveur. Dans la plupart des échantillons analysés (95,2 %, soit 99/104) la moyenne d’hétéroplasmie était de 1,46 %. Par contre, un fœtus âgé de 40 jours a présenté un niveau élevé d’hétéroplasmie (20,9 %), indiquant ainsi que des évènements rares d’augmentation de l’ADNmt des cellules donneuses peuvent survenir. Étant donné que la majorité des clones SCNT montrait de l’hétéroplasmie de l’ADNmt à des proportions comparables à celles des cellules donneuses au moment de la reconstruction de l’embryon, on a pu conclure que l’hétéroplasmie produite par des techniques de transfert nucléaire utilisant des cellules somatiques est due à une ségrégation neutre de l’ADNmt. Dans la seconde série d’expériences sur des souris, des femelles de différents âges, c.à.d. jeunes (0 – 8 mois), moyennes (8 – 16 mois) et vieilles (16 – 24 mois), ont été synchronisées (gonadotrophines) et sacrifiées dans le but d’obtenir des ovocytes au stade de vésicule germinal, et des ovocytes au stade métaphase-II produits in vivo et in vitro. De plus, des embryons in vivo et in vitro au stade de deux-cellules et des embryons au stade de blastocystes ont été obtenus de femelles jeunes. Différents tissus somatiques, venant de femelles des trois stades d’âge ont été obtenus : cerveau, foie, muscle et du cumulus ovocytaire. De plus, l’effet du vieillissement a été mesuré selon la fertilité de la femelle. En effet, les effets sur l’hétéroplasmie du vieillissement, du stade de développement et de la culture in vitro ont été mesurés dans des ovocytes et dans des embryons. Les effets du vieillissement sur les mitochondries ont été mesurés par rapport au nombre total de copies de l’ADNmt, au pourcentage des délétions communes et sur l’expression de trois gènes : Ndufs4, Mt-nd2 and Mt-nd4. Il a été possible d’observer que la fertilité des femelles dans la colonie de souris diminuait avec l’âge. En fait, le vieillissement affectait l’ADNmt dans les tissus somatiques, cependant il n’avait pas d’effet sur le cumulus, les ovocytes et les embryons. Le nombre de délétions de l’ADNmt augmentait pendant la reprise de la méiose et celui-ci diminuait au début du développement embryonnaire. La culture in vitro n’affectait pas la quantité d’ADNmt dans la plupart des tissus germinaux. Puisque nous n’avons pas trouvé d’effet de l’âge dans la majorité des paramètres mitochondriaux analysés dans les ovocytes et les embryons, il est suggéré que la délétion commune de l’ADNmt dans les tissus germinaux est davantage reliée au statut cellulaire de la production d’énergie qu’au processus de vieillissement. Deux sources différentes de mutations de l’ADNmt produites dans les ovocytes normaux ou reconstitués ont produit différents résultats d’hétéroplasmie au début de l’embryogénèse. Chez les bovins, l’hétéroplasmie artificielle impliquant une petite insertion (66 pb) dans la région non codante (D-loop) de l’ADNmt a été vraisemblablement non nocive pour l’embryon, tolérant la persistance de l’ADNmt étranger pendant les différents stades du développement des clones. Chez les souris, l’hétéroplasmie naturelle produite par une grande délétion (4974 pb délétion commune) dans la région codante de l’ADNmt a été vraisemblablement nocive pour l’embryon et par conséquent éliminée pour assurer l’homoplasmie au début du développement embryonnaire.

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Le recours aux cellules souches pour améliorer la réparation et guérison des blessures et maladies musculosquelettiques chez le cheval est de plus en plus fréquent. Les développements récents dans la reprogrammation cellulaire ont permis le développement de nouvelles sources de cellules souches pour ces thérapies régénératives. Des cellules souches pluripotentes induites (iPS) autologues peuvent être dérivées de cellules adultes par la reprogrammation directe à travers l'expression induite des gènes de pluripotence. Le clonage par transfert nucléaire (SCNT) suivi de la dérivation de cellules souches embryonnaires (ES) permet la reprogrammation indirecte des cellules adultes. Cependant, l’efficacité de ces deux méthodes pour la dérivation de cellules pluripotentes génétiquement stables est faible. Nous avons donc combiné les techniques SCNT et iPS dans le but de développer un protocole efficace de dérivation de cellules iPS autologues à partir de fibroblastes de la peau équine. Quatre facteurs de reprogrammation ont été introduits dans les cellules fibroblastes de fœtus clonés (ntFF) ainsi que les cellules ES provenant d’embryons clonés (ntES) pour induire leur reprogrammation en cellules iPS autologues. Les cellules ntFF-iPS et ntES-iPS ont des capacités prolifératives avancées et expriment des marqueurs de pluripotence importants. Par contre, les cellules ntES ont une efficacité de reprogrammation significativement supérieure aux cellules nt-FF et forment des colonies trois fois plus rapidement. Contrairement aux cellules ntES, les cellules ntES-iPS démontrent une augmentation de l’expression des marqueurs de pluripotence et survivent à la culture cellulaire prolongée. Les résultats présentés dans ce mémoire attestent que l’utilisation de la reprogrammation secondaire de cellules FF et ES clonées permet la production de cellules souches pluripotentes autologues stables chez le cheval.

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Lors de la fécondation, le génome subit des transformations épigénétiques qui vont guider le développement et le phénotype de l’embryon. L'avènement des techniques de reprogrammation cellulaire, permettant la dédifférenciation d'une cellule somatique adulte, ouvre la porte à de nouvelles thérapies régénératives. Par exemple, les procédures de transfert nucléaire de cellules somatique (SCNT) ainsi que la pluripotence par induction (IP) visent à reprogrammer une cellule somatique adulte différentiée à un état pluripotent similaire à celui trouvé durant la fécondation chez l'embryon sans en impacter l'expression génique vitale au fonctionnement cellulaire. Cependant, la reprogrammation partielle est souvent associée à une mauvaise méthylation de séquences géniques responsables de la régulation des empreintes géniques. Ces gènes, étudiés chez la souris, le bovin et l'humain, sont exprimés de manière monoallélique, parent spécifique et sont vitaux pour le développement embryonnaire. Ainsi, nous avons voulu définir le statut épigénétique du gène empreinté H19 chez l'équin, autant chez le gamètes que les embryons dérivés de manière in vivo, SCNT ainsi que les cellules pluripotentes induites (iPSC). Une région contrôle empreinté (ICR) riche en îlots CpG a été observée en amont du promoteur. Couplé avec une analyse de transcrit parent spécifique du gène H19, nous avons confirmé que l'empreinte du gène H19 suit le modèle insulaire décrit chez les autres mammifères étudiés et résiste à la reprogrammation induite par SCNT ou IP. La déméthylation partielle de l'ICR observée chez certains échantillons reprogrammés n'était pas suffisante pour induire une expression biallélique, suggérant un contrôle des empreintes chez les équins durant la reprogrammation.