Contrairement aux végétaux, les cellules animales perdent lors du développement embryonnaire une caractéristique fondamentale : la totipotence. Une cellule totipotence (ou pluripotente) est capable de se différencier en n'importe quel type de tissu, os, muscle, foie, peau, cellule nerveuse : on l'appelle alors cellule souche. C'est le cas des cellules constituant l'embryon jusqu'au début de la troisième semaine de développement, à partir de laquelle les premières structures identifiables vont apparaître et du même coup, la totipotence des cellules disparaître.
Le caractère différencié d'une cellule résulte d'un " blocage " génétique induit par l'environnement cellulaire. En effet, nous commençons à connaître les facteurs qui permettent à une cellule de savoir où elle se trouve dans l'embryon en formation et ce qu'elle doit faire. Par exemple, une molécule, l'acide rétinoïque, présente dans le milieu intercellulaire, donne aux cellules une vision en trois dimensions de l'embryon grâce à son gradient de concentration. L'acide rétinoïque, la concentration cellulaire, l'environnement cellulaire en général et la communication intercellulaire vont décider de l'expression de gènes particuliers, appelés gènes à Homeobox, qui sont disposés à la queue leu leu sur un chromosome, définissant ainsi la succession de segments (tête, thorax, abdomen) à construire. Ils s'activent et s'inhibent mutuellement, au point qu'ils imposent à la cellule un verrouillage de l'expression génétique correspondant à sa situation dans l'organisme. Les tissus et les organes vont se former ainsi. Dans l'organisme adulte, ces facteurs conjugués vont imposer à une cellule de la peau de ne se diviser qu'en cellules épidermiques. Pourquoi de tels verrous ? Peut-être pour éviter l'anarchie qui guette, celle notamment des cellules cancéreuses. Toujours est-il que le verrou est solide, seules quelques cellules sur plusieurs millions sorties de leur environnement tissulaire retrouve la totipotence originelle.
Des cellules souches adultes existent dans l'organisme, en particulier dans la moelle osseuse où elles permettent le renouvellement des cellules sanguines, ou encore les cellules reproductrices, qui, à un certain stade de leur évolution ont encore la totalité de leurs chromosomes. Mais elles restent difficilement accessibles et les derniers travaux effectués n'ont pas apporté les résultats espérés : ils sont difficilement reproductibles et le caractère indifférencié des cellules obtenues et amplifiées n'est pas démontré. La seule source prometteuse de cellules souches reste donc les embryons surnuméraires actuellement congelés et stockés, ayant fait l'objet d'un abandon de projet parental et dépourvus de couples d'accueil, (il semble aujourd'hui bien difficile de connaître le nombre exact de ces embryons : entre 10 000 et 60 000).

En effet, les chromosomes ont une particularité qui est la fragilité de leurs extrémités. Cette fragilité est masquée par des " embouts " qui sont des séquences répétées d'ADN formant une épingle. Ces embouts, ou télomères, ont une longueur donnée fixée par le nombre de répétition et différente d'un individu à l'autre. A chaque division cellulaire, un segment des télomères n'est pas reproduit et ceux-ci raccourcissent. Lorsque la longueur des télomères est insuffisante pour qu'une division n'affecte pas les gènes portés sur les chromosomes, la cellule ne se divise plus et entre en sénescence. On comprend aisément le problème rencontré par Dolly. L'ensemble de ses cellules provenant d'un œuf dont le noyau était celui d'une brebis adulte, Dolly est née avec un nombre de répétition trop faible, la soumettant à des maladies induites par le vieillissement. Dolly avait l'âge des télomères de sa mère.

Cette réalité biomoléculaire est un garde-fou face au risque de clonage reproductif chez l'Homme. Mais une enzyme, la télomérase, pourrait bien un jour permettre à la recherche de s'affranchir de cet écueil et dans le même temps, résoudre l'irréversible vieillissement. Car la télomérase allonge les télomères, agissant comme une cure de jouvence cellulaire. Hélas, elle n'est pas exprimée dans les cellules somatiques (non-sexuelles). De plus, il a été montré que dans les cellules cancéreuses, dont le cycle de multiplication est devenu anarchique, le gène de la télomérase est activé. Ces cellules qui se multiplient à l'infini deviennent de ce fait immortelles.

On le voit, la télomérase pourrait apporté une nouvelle voie thérapeutique à la lutte contre le cancer, à condition de pouvoir inhiber l'expression de cette enzyme dans les cellules des tumeurs. Mais dans le même temps, contrôler son expression permettrait à la fois d'augmenter la durée de vie des cellules, et de remettre à zéro l'horloge biologique du noyau introduit dans l'ovocyte dans le but de clonage reproductif. Ainsi serait levé l'obstacle majeur à une pratique qui reste condamner par le Monde entier. N'oublions pas que c'est le brassage génétique et donc la diversité qui garantit la pérennité de toute espèce.