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 fleche_droiteCe chapitre décrit de façon très simplifiée les techniques d'obtention des plantes OGM.

Nous évaluons également le caractère « chirurgical » de la transgénèse, les similarités et fleche_droitedifférences avec l'amélioration conventionnelle des plantes.

fleche_droiteNous tentons également d'expliquer pourquoi nos connaissances actuelles sur les caractères complexes suggèrent qu'il sera très difficile de les manipuler, même avec les nouvelles techniques actuellement en cours d'élaboration.

fleche_droiteEnfin, nous abordons la question des OGM « cachés », c'est à dire des plantes issues de techniques de modification génétique qui échappent à toute procédure d'évaluation

Sommaire

1. Comment fabrique-t-on une plante OGM ?
2. Une précision chirurgicale ?
3. Transgénèse et amélioration des plantes
4. Les difficultés de manipulation des caractères complexes
5. Les « nouvelles techniques » peuvent-elles de changer la donne ?
6. Les OGM « cachés »

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1 – Comment fabrique-t-on une plante GM ?

(Les étapes de la transgénèse)

Génie génétique

① Identifier un gène d'intérêt,
② Isoler et multiplier le gène, lui accoler diverses portions d'ADN utiles
③ L'intégrer dans une construction génétique, multiplier
④ L'introduire des cellules de plante
⑤ Sélectionner les cellules qui auront « intégré » le gène d'intérêt

Agronomie

⑥ Régénérer des plantes entières, étudier les propriétés de la plante produite
⑦ Choisir la plante présentant les meilleures caractéristiques (un « événement » optimal)
⑧ Croiser avec des variétés existantes pour y introduire le caractère recherché

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Génie génétique

1 Identifier un gène d’intérêt
Prolongement des connaissances scientifiques et techniques

• On connaît depuis longtemps les bactéries Bt (Bacillus thuringiensis), utilisées dans le cadre de traitements biologiques contre la pyrale du maïs et d'autres ravageurs.
• Diverses souches de bactéries Bt expriment des protéines légèrement différentes, appelées Cry1, Cry2, etc., en raison des cristaux qu'elles forment ; chacune de ces protéines possède un spectre de toxicité particulier. Certaines sont toxiques pour la pyrale du maïs, d'autres pour le ver du cotonnier.
• Les gènes codant pour les protéines Cry ont été identifiés, clonés, séquencés, autour des années 1985.
• D'où l'idée d'isoler le gène pour le transférer au maïs dans l'espoir d'obtenir des plantes qui expriment la protéine toxique Cry et qui résistent à la pyrale.

2 Isoler et multiplier le gène, lui accoler diverses portions d’ADN utiles

3 L’intégrer dans une construction génétique, multiplier

(Exemple du maïs Bt)

A. L'ADN correspondant au gène Cry a été coupé du génome de B. thuringiensis, puis isolé et purifié.
B. Des fragments d'ADN appelés « promoteur » et « terminateur », provenant de virus et d'autres bactéries, ont été rajoutés. Ils sont nécessaires pour permettre au gène de fonctionner dans la plante hôte.
C. L'ensemble est inséré dans un plasmide (ADN bactérien) contenant un gène de résistance à un antibiotique.
D. La construction génétique ainsi obtenue est ensuite introduite dans de nouvelles bactéries, qui sont à leur tour multipliées pour en obtenir un grand nombre d'exemplaires.

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4 Introduire la construction génétique obtenue dans le génome de la plante.

Les plantes entières, tout comme les cellules de plantes isolées, sont imperméables à l'ADN (heureusement!); il faut donc trouver un moyen artificiel pour y introduire la construction génétique. Deux techniques sont utilisées.

                                                                             Deux méthodes possibles

Le canon à particules

La construction génétique est enrobée autour de billes d'or ou de tungstène qui sont envoyées comme des obus sur les cellules végétales.
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Agrobacterium tumefaciens

C'est une bactérie pathogène du sol qui attaque les racines des plantes et y injecte une partie de son ADN.
D'où l'idée de l'utiliser pour injecter à des cellules de plantes un gène d'intérêt.
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5 Sélectionner les cellules qui auront « intégré » le gène d'intérêt

Pour perdurer, la construction génétique doit s'intégrer dans les chromosomes, ce qui est un événement extrêmement rare. Il faut donc utiliser une méthode de sélection : c'est pour cela que l'on rajoute souvent à la construction génétique un gène de résistance à un antibiotique.

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Agronomie

6 Régénérer des plantes entières à partir des cellules OGM, étudier leurs propriétés
7 Choisir un « événement » optimal, c'est à dire la plante qui présente les plus grands avantages
8 Croiser avec des variétés commerciales pour y introduire le caractère recherché

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2 – Une précision chirurgicale ?

Les promoteurs des OGM affirment que les techniques utilisées sont d'une « précision chirurgicale » et que l'on peut maîtriser complètement toutes les étapes.
Qu'en est-il ?

OUI POUR LA CONSTRUCTION GENETIQUE : Bien que constituée d'un amalgame de séquences d'ADN provenant de divers organismes, l'assemblage de la construction génétique est d'une grande précision. Les chercheurs contrôlent sans aucune difficulté les positions et les séquences de chaque élément.

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NON POUR LES ETAPES ULTERIEURES

On a vu que très peu de cellules intègrent la construction génétique dans leur génome, et cela se fait complètement au hasard.

La construction génétique peut s'intégrer presque n'importe où dans les chromosomes, y compris à l'intérieur d'un gène important qui pourrait être inactivé. Dans ce cas, la plante finalement obtenue risque d'avoir un caractère déficient ou non désiré qui, parfois, ne sera identifié qu'après plusieurs années.

Il arrive également de retrouver plusieurs copies, souvent partielles, de la construction génétique qui s'insèrent à des endroits différents du génome de la plante.

Parfois, lors de la multiplication des plantes, certaines parties de la construction sont éliminées, parfois même à l'intérieur du gène d'intérêt, sans aucun contrôle possible. C'est ce qu'on appelle « l'absence de stabilité de la plante GM ».

Toutes les étapes d'entrée et d'insertion du gène d'intérêt dans les cellules de la plante hôte sont aléatoires et conduisent à des résultats imprévisibles.

Des scientifiques du Laboratoire (MDO) pour les méthodes de détection de l'INRA Versailles et du Laboratoire de Biométrie et d'Intelligence Artificielle de l'INRA Jouy en Josas, ont analysé cinq lignées commerciales différentes approuvées (ou en cours d'approbation) en Europe. Les résultats ont montré que les transgènes s'étaient réarrangés, c'est-à-dire qu'ils ne correspondaient plus à la caractérisation génétique présentée initialement par les entreprises. (Variabilité du transgène, Eric Meunier, Inf'OGM, Décembre 2003)

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3 – Transgénèse et amélioration des plantes

L'argument souvent avancé par les promoteurs des OGM est que la transgénèse ne serait pas si différente des techniques traditionnellement utilisées par les paysans pour produire de nouvelles variétés, elle serait même similaire aux croisements et mutations spontanées qui se produisent spontanément dans la nature.

Plusieurs faits vont à l'encontre de cette croyance :
1- L'amélioration des plantes se fait par croisement de gamètes mâle et femelle provenant de la même espèce ou d'espèces fortement apparentées. Il est impossible de croiser des espèces distinctes, fortement différenciées, donc d'introduire dans le génome d'une plante un gène provenant d'une autre espèce.
2- C'est en partie grâce à cette barrière naturelle entre espèces que l'évolution a pu conduire à une telle biodiversité.

L'affirmation selon laquelle fabriquer des OGM c'est « pareil à ce que les paysans ont fait depuis des millénaires » est donc manifestement fausse. Véhiculée par nombre de promoteurs des OGM, elle n'est pas liée à une méconnaissance des lois de la nature mais vise à banaliser une technologie qui n'a rien de naturel.

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4 – Et les caractères complexes ?

La recherche privée -souvent conduite par de grands groupes industriels- et une partie de la recherche publique, ont souvent défendu les OGM en vantant leurs capacités à améliorer la tolérance de certaine plantes à la sécheresse, ou encore leur potentiel nutritif. Néanmoins force est de constater qu’en la matière aucun résultat véritablement concluant n’a jusque-là été obtenu.

– Est-ce simplement un retard pris en raisons de difficultés techniques ?
– Est-ce du fait même de limites inhérentes à la transgénèse ?
– Ce type de caractère est beaucoup plus complexe que la résistance à un insecte ou un virus; de nombreux gènes participent à leur expression, ce qui est peu propice à une transgénèse efficace.
– N'est-il finalement pas plus simple d'utiliser les méthodes traditionnelles d'amélioration des plantes pour obtenir de telles variétés ?

La quasi totalité des plantes OGM actuellement commercialisées expriment des caractères agronomiques simples, qui ne dépendent que d'un seul gène, comme la tolérance à un herbicide ou la production d'un insecticide.

Deux exemples significatifs

En 2011, Monsanto commercialise un maïs GM (MON87460), censé être tolérant à la sécheresse. Le gain de productivité est estimé par la firme à 15%, mais l'ISAAA (International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications) elle-même reconnaît qu'il ne dépasse pas 5%. De plus, l'USDA rappelle que plusieurs variétés conventionnelles sont au moins aussi efficaces dans la tolérance à la sécheresse que la variété transgénique de Monsanto (ISAAA – Brief 44, 2012; USDA – Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2012)

Le riz doré est annoncé dès l'an 2000 comme porteur d’espoir pour les populations des pays en voie de développement atteintes de déficience en vitamine A. Présentée comme une initiative à but non-lucratif et issue de la recherche publique, elle a fait l'objet d'une forte controverse, notamment en raison de ses liens certains avec le monde de l’industrie semencière; et ce d’autant plus que 15 ans après le début des recherches, le riz doré n’a toujours pas tenu ses promesses.
Les avancées sur le riz doré sont disponibles sur le site de l’IRRI (Institut de Recherche International sur le Riz)

Pour approfondir Voir le diaporama « Agriculture et alimentation »

 

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5 – Les nouvelles techniques peuvent-elles changer la donne ?

Depuis quelques années, de nouvelles techniques sont en cours d'expérimentation. Elles reposent sur la découverte de nouvelles enzymes qui permettent de couper l'ADN de façon beaucoup plus précise et d'insérer des fragments d'ADN étranger à des sites déterminés à l'avance.

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Exemple du système le plus récent, appelé Crispr-Cas9. Une enzyme bactérienne, Cas9, permet théoriquement de couper l'ADN au site choisi par l'expérimentateur.

Ces techniques pourraient permettre de :
– Inactiver un gène en supprimant quelques nucléotides (pour permettre par exemple une tolérance à un herbicide);
– Modifier un gène en remplaçant une portion d'ADN par une autre;
– Introduire un nouveau gène d'intérêt exactement comme décrit jusqu'ici mais en choisissant le site précis d'intégration dans les chromosomes.

L'inconvénient du caractère aléatoire de la transgénèse serait ainsi supprimé, ce qui permettrait d'éviter, selon leurs auteurs, les risques de modification non intentionnelle du génome des plantes.

Des firmes qui développent ces nouveaux OGM tentent aujourd'hui de les exclure de toute évaluation avant commercialisation. Certains essais sont déjà autorisés aux États-Unis et au Canada, sans aucune évaluation préalable. Pourtant, la plupart des techniques utilisées sont encore à l'état d'expérimentation, et il est prématuré d'affirmer qu'elles supprimeront toute incertitude.

Un débat a lieu actuellement au sein de l'Union Européenne pour déterminer si ces techniques doivent être évaluées ou non comme des plantes GM « classiques ».

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6- La question des « OGM cachés »

La définition des OGM selon la directive européenne 2001/18/CE englobe tout organisme dont le génome a été modifié d'une façon « non naturelle ».

Des plantes obtenues par mutagénèse « aléatoire » provoquée artificiellement (rayons gamma, ou mutagènes chimiques) font partie des OGM tels que définis par la directive, mais ont été exclus explicitement de toute procédure d'évaluation. C'est pourquoi certaines organisations les définissent comme des « OGM cachés ».

Les nouvelles techniques de coupure ciblée des chromosomes permettent de provoquer, selon leurs promoteurs, des mutations ciblées avec des modifications relativement discrètes du génome. Ils considèrent que les plantes ainsi produites sont assimilables aux plantes obtenues par mutagénèse aléatoire et devraient donc bénéficier du même régime d'exclusion des procédures d'évaluation.

On pourrait donc assister dans les années à venir à une multiplication sans précédent d' « OGM cachés ».