Organisme génétiquement modifié - Partie 2

 

Techniques de modification génétique des plantes et des animaux

Schéma de production d'un OGM
Schéma de production d'un OGM

Transfert indirect d'ADN ou transfert par vecteur

De l'acide désoxyribonucléique (ADN), étranger à l'organisme, est introduit dans l'organisme de l'hôte par l'intermédiaire d'un virus, d'un plasmide bactérien ou tout autre système vecteur biologique. Le vecteur et l'hôte doivent pouvoir se reconnaître mutuellement, d'où la spécificité des systèmes employés. Par le phénomène de recombinaison génétique, l'ADN introduit peut être intégré dans le génome et entraîner la formation d'une nouvelle combinaison du matériel génétique. Cette nouvelle information doit pouvoir se maintenir dans le génome sur les générations suivantes.

Les principales techniques employées sont les suivantes :

Agrobacterium tumefaciens : cette bactérie possède un plasmide dont une portion d'ADN (l'ADN-T pour ADN Transférable) est capable de s'intégrer dans le génome des plantes, ce qui en fait le vecteur le plus largement employé pour la création de végétaux transgéniques. Le transgène est intégré dans le plasmide de cette bactérie, qui le véhicule jusqu'à l'ADN chromosomique de l'hôte. Plusieurs méthodes existent pour transformer une plante à l'aide d'Agrobacterium tumefaciens:

  1. La bactérie est peut être infiltrée dans les feuilles ou pénétrer au niveau d'une blessure.
  2. Le "trempage" des fleurs dans une solution d'Agrobacterium tumefaciens.Cette méthode présente l'intérêt d'intégrer le transgène dans les cellules germinales (pollen et ovules) et donc d'obtenir une descendance transgénique.
  3. La transformation de culture de cellules végétales indifférenciées ("cals") par Agrobacterium tumefaciens. Il faut ensuite régénérer des plantes à partir de ces cals.
  • Rétrovirus : ces virus ayant la capacité d'intégrer leur matériel génétique dans les cellules hôtes pour développer l'infection, des vecteurs ont été élaborés en remplaçant les gènes permettant l'infection par un transgène. Toutefois, les rétrovirus sont très spécifiques à leur hôte, et ces vecteurs ne peuvent accepter de transgène de taille trop grande.
  • Transposons : cette séquence d'ADN transposable est utilisée avec un transgène auquel ont été ajoutés à ses extrémités des sites de reconnaissance de l'ADN. La taille du transgène doit être limitée. Les techniques à base de transposons sont employées essentiellement sur la drosophile.

Transfert direct d'ADN

Canon à ADN
Canon à ADN

Des organismes dont les membranes sont fragilisées ou des cellules végétales dépourvues de parois (telles les protoplastes) sont mis en contact avec de l'ADN. Puis un traitement physique ou chimique permet l'introduction de l'ADN dans les cellules. D'autres techniques telles que la micro-injection, la macro-injection et d'autres techniques de biolistique se basent sur l'introduction mécanique de l'ADN dans les cellules (Canon à ADN).

Fusion cellulaire

Icône de détail Article détaillé : Fusion cellulaire.

La fusion cellulaire (y compris la fusion de protoplastes) qui aboutit à des cellules vivantes présentant de nouvelles combinaisons de matériel génétique héréditaire sont constituées par la fusion de deux cellules ou davantage au moyen de méthodes qui ne sont pas mises en œuvre de façon naturelle.

Les gènes utilisés

On peut définir six grandes catégories de gènes utilisés.

Gènes marqueurs

Il s'agit là, non de caractéristique qu'on souhaite conférer à l'organisme, mais d'artifice technique permettant d'identifier et de trier les cellules dans lequel la construction génétique voulue a été introduite, de celles où l'opération a échoué.

Les gènes de résistance aux antibiotiques sont utilisés comme marqueurs de sélection simples et pratiques : il suffit en effet de repiquer les cellules dans un milieu contenant l'antibiotique, pour ne conserver que les cellules chez lesquelles l'opération a réussi. Les gènes de résistance aux antibiotiques utilisés (que l'on peut toujours trouver dans certaines PGM actuellement) étaient ceux de la résistance à la kanamycine/néomycine, ampicilline et streptomycine. Leur choix s'est imposé naturellement, par le fait qu'ils étaient d'usage courant pour s'assurer de la pureté des cultures microbiennes, en recherche médicale et en biologie, et peu, voire pas utilisés en médecine humaine. Depuis 2005, ils sont interdits pour tout nouvel OGM.

Aujourd'hui, on emploie de plus en plus soit une méthode d'excision de ces cassettes "gènes de résistance", pour ne plus laisser en place que le gène d'intérêt, de manière à être sûr que ces gènes de résistance n'interfèrent pas avec le phénotype observé, soit on réalise la transgénèse avec un système binaire (deux plasmides : l'un portant la cassette "gène d'intérêt", l'autre la cassette "gène marqueur". Dans la descendance des plantes GM obtenues, seules celles qui possèdent la cassette "gène d'intérêt" sont retenues.

Gènes de résistances aux insectes

Cette résistance est conférée aux plantes par des gènes codant une forme tronquée d'endotoxines protéiques, fabriquées par certaines souches de Bacillus thuringiensis (bactéries vivant dans le sol). Il existe de multiples toxines, actives sur différents types d'insectes : par exemple, certaines plantes résistantes aux lépidoptères, tels que la pyrale du maïs (Ostrinia nubilalis), portent des gènes de type Cry1(A).

Icône de détail Article détaillé : Maïs Bt.

Gènes de tolérance aux herbicides

Il s'agit par exemple de gènes conférant une tolérance au glufosinate d'ammonium (dans le Basta, Rely, Finale, Challenge, Liberty et Bilanafos ) et au glyphosate (dans le Roundup).

Gène de stérilité mâle

Le gène de stérilité mâle (barnase) code une ribonucléase qui s'oppose à l'expression des molécules d'acide ribonucléique nécessaires à la fécondité. Il est contrôlé de façon à ne s'exprimer que dans le grain de pollen.

Le gène barstar, quant à lui, est un inhibiteur de cette ribonucléase, et rend sa fertilité au pollen.

La combinaison des deux gènes permet, par exemple, d'empêcher l'autofécondation dans une variété pure porteuse de barnase, mais d'autoriser la production de graines par un hybride de cette variété et d'une autre, porteuse de barstar. Ainsi, on peut obtenir de semences hybrides homogènes (utilisé pour des salades en Europe), ou empêcher le réemploi des graines.

Gènes antisens ou sens bloquant la traduction d'autres gènes

L'opération consiste à introduire un exemplaire supplémentaire d'un gène donné, mais en orientation inverse (on parle alors de gène « antisens »), ou, parfois, dans le même sens, mais tronqué. La présence de ce gène « erroné » diminue de manière drastique l'étape de traduction du gène normal, ce qui empêche la synthèse de l'enzyme codée par ce gène. Un exemple de ce type est celui de la pomme de terre, dont les synthétases sont synthétisées en quantités limitées, de façon à produire un amidon différent.

Gènes utilisés pour réaliser des animaux transgéniques

Icône de détail Article détaillé : Animal transgénique.

Les exemples très nombreux et beaucoup plus divers : souris et mouches pour expériences scientifiques (gène codant une protéine fluorescente GFP, souris knock-out...), modèles de maladies génétiques. Production de médicaments, bioréacteur vivant. Animaux de compagnie (GloFish, poisson zèbre fluorescent).

Principales applications des OGM

Évolution des surfaces cultivées d'OGM dans le monde entre 1996 et 2007, en milliards d'hectares, selon l’ISAAA.
Évolution des surfaces cultivées d'OGM dans le monde entre 1996 et 2007, en milliards d'hectares, selon l’ISAAA.

Les OGM sont utilisés dans les domaines de la santé, de la production agricole, et de l'industrie[36].

OGM utilisés dans le domaine médical

Les OGM permettent la production de substances médicales difficiles à obtenir autrement[37] : insuline, hormone de croissance pour l’homme et des espèces animales[38], vaccins anti-hépatite B[36].

OGM végétaux utilisés dans l'agroalimentaire

Il existe des versions génétiquement modifiées des principales plantes cultivées (maïs, riz, coton, colza, betterave, pomme de terre, soja, œillets, chicorée, tabac, lin). Les surfaces cultivées de ces OGM végétaux sont très variables : anecdotiques en Europe, en forte croissance en Amérique du Nord et dans les pays émergents. En particulier, ces plantes ont été obtenus :

lin[39] ;

  • plantes sécrétant une toxine insecticide, permettant un moindre épandage d'insecticide par les agriculteurs : par exemple, le maïs Bt.

Des aliments hautement transformés (huiles, farines, etc) issus de matières premières génétiquement modifiées sont également commercialisables[36].

Utilisation pour l'industrie

Les OGM permettent la production de matières premières à destination de l’industrie : des peupliers OGM ayant un taux de lignine moindre ont été obtenus, facilitant le processus de fabrication de la pâte à papier et permettant l'utilisation de moins de produits chimiques. Ils permettent également la production de bioéthanol[40],[41].

Aujourd’hui, les biotechnologies employant des enzymes permettent de traiter les eaux usées industrielles [36].

Recherche et utilisations futures potentielles

Dans le domaine médical

Des recherches portent sur la création d’OGM permettant la production d'alicaments[42],[43] (aliments-médicaments). Le riz doré synthétisant du β-carotène existe de puis 2000, sans être commercialisé ; une nouvelle variété de ce riz appelée Riz doré 2 a été annoncée, qui produit jusqu'à 23 fois plus de bêta-carotène que la variété originale de riz doré[44].

En outre, les OGM représenteraient une technologie d'avenir pour la médecine et l'industrie pharmaceutique du fait de leur énorme potentiel d'amélioration variétale[réf. souhaitée]. Le génie génétique pourra, par exemple, permettre de lutter contre certaines maladies et de mettre en œuvre de nouveaux procédés d’obtention de produits thérapeutiques tels que des anticorps permettant de traiter des cancers[36]. Supprimer les gènes de résistance à un antibiotique utilisé actuellement en gène de sélection[45] est l'enjeu de recherches actuelles. Est également envisagé la culture de végétaux modifiés pour fabriquer des molécules à usage thérapeutique, par exemple obtention d’un maïs génétiquement modifié afin de lui faire produire de la lipase pancréatique, enzyme produite par le pancréas et qui permet la digestion des graisses (cette insuffisance pancréatique affecte principalement les patients atteints de mucoviscidose et de pathologies du pancréas).

Dans le domaine agroalimentaire

  • suppression des gènes de résistance à un antibiotique utilisés en gène de sélection.

Les modifications génétiques permettront l’adaptation de plantes à des conditions climatiques particulières : résistantes à la sécheresse, à la salinité[36], plantes à durée de développement réduite. Le génie génétique pourrait également permettre d’éliminer des substances toxiques produites naturellement par certaines plantes[36].

Dans le domaine environnemental

Des recherches portent sur des plantes ou des micro-organismes génétiquement modifiés permettant de dépolluer les sols contaminés et plus généralement d’éliminer les contaminants de l’environnement (pièges à nitrates, ...)[36].

Les avantages des OGM

Sur le plan économique

L’International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA), organisation spécialisée dans le développement des OGM dans les pays en voie de développement, estime à 5,6 milliards de dollars la richesse créée en 2005 par les OGM pour les agriculteurs[46]. 55 % de cette somme est revenu aux agriculteurs des pays en voie de développement.

Selon une étude menée par Eduardo Trigo pour le Conseil argentin pour l'information et le développement des biotechnologies, entre 1997 et 2002, les OGM ont créé 200 000 emplois en Argentine[47].

L’utilisation d’OGM permet d’accroître la productivité des surfaces cultivées[réf. nécessaire] ; la frontière technologique du secteur des biotechnologies est repoussée par la recherche sur les OGM.

D'après le rapport 2006 de l'ISAAA, le développement des OGM a permis une baisse des prix des produits alimentaires. Selon le même rapport, les petits propriétaires des pays en développement seraient les principaux bénéficiaires de l'introduction des OGM[46].

Sur les plans environnemental et sanitaire

Les partisans des OGM mettent en avant la possibilité de développer des plantes répondant mieux aux conditions climatiques, afin de réduire les pertes et les produits chimiques utilisés tout en augmentant les rendements. Selon l'ISAAA, 962 millions de kilos de CO2 n'ont pas été émis grâce aux OGM en 2005 et 356 millions de litres d'essence ont été économisés grâce à une meilleure organisation des récoltes et des traitements. Les répercussions sur l'environnement, mesurées par l'indicateur de l'Environmental Impact Quotient, ont été réduites de 15,3 % entre 1996 et 2005. L'utilisation de produits chimiques a été réduite de 7 %, ce qui correspond à 224,3 millions de kilos de produits qui n'ont pas été déversés en 2005 grâce aux OGM[46]. La moindre utilisation d'engrais ou d'insecticides réduit la nocivité des aliments pour la santé humaine.

Développement de plantes adaptées aux évolutions des ravageurs

Selon Philippe Joudrier, président du groupe d'experts chargé de l'évaluation des OGM à l'Agence française de sécurité sanitaire des aliments (Afssa), la durée de vie moyenne d'une variété de plante cultivée par l’homme est de 3 à 7 ans, parce que, notamment, ses ravageurs évoluent constamment. Pour développer de nouvelle variété, la création d’OGM par transgénèse est selon lui « la méthode la plus sûre, la plus fiable, parce qu'on sait exactement ce qu'on change dans la variété »[48].

Lutte contre la sous-nutrition et la famine

Certains partisans des OGM considèrent que des OGM peuvent être développés pour être cultivés dans des conditions climatiques difficiles (sécheresse en particulier) qui permettraient de réduire les risques de sous-nutrition ou de famine.[réf. nécessaire] Les OGM sont parfois présentés comme la solution contre la faim dans le monde[49]

Les OGM à eux seul ne peuvent pas résoudre tous les problèmes de famine, mais l'utilisation d'OGM résistant mieux aux insectes, par exemple, pourrait permettre d'envisager un accroissement la production agricole en limitant les pertes causées par les ravageurs[50] (cf. chapitre ci-dessus).

Les espoirs placés dans les OGM pour lutter contre la faim sont cependant relativisés par certaines études. Un chercheur de l'université d'Etat du Kansas explique ainsi que ses travaux ont débouché sur la conclusion que la productivité de la variété de soja transgénique qu'il a étudiée est inférieure de 9% à celle du soja non transgénique[51].

Un autre chercheur du département britannique pour l'Environnement, la Nourriture et les Affaires Rurales, Robert Watson, déclare dans la presse qu'à la question de savoir si les OGM peuvent résoudre la faim dans le monde, « la réponse simple est non »[52]. Il spécifie, entre autre, « Nous devons stimuler l'économie des pays d'Afrique [...] et y travailler pour rencontrer les standards de sécurité alimentaire ».

La question des risques et des enjeux

L'existence de risques liés aux OGM ne fait pas l'unanimité auprès de tous les acteurs du débat. Sous la pression des écologistes[réf. nécessaire], la durée des tests effectués sur des animaux de laboratoire a été portée à un minimum de trois mois[réf. nécessaire]. Or, en matière de santé publique, il est impossible de statuer de manière formelle sur l'innocuité d'un produit sans une étude épidémiologique de plusieurs années.[réf. nécessaire]

La question des risques sanitaires

Pour l’ONU, les OGM « qui sont actuellement sur les marchés internationaux ont passé avec succès des évaluations du risque et il est improbable qu’il[s] présente[nt] un quelconque risque pour la santé humaine »[53]. En outre, le Conseil international pour la science, qui fédère les organisations scientifiques faisant autorité dans tous les domaines, a considéré dans une étude publiée en 2003, que la consommation des OGM contemporains est sans danger[54].

Ces positions ne réflètent cependant pas l'avis unanime des scientifiques sur la question.[réf. nécessaire]

Les risques envisagés sont de 2 types[réf. nécessaire] :

Risques intrinsèques

Ces risques sont liés à la nature même des OGM : l'ingestion d'un aliment dont le patrimoine génétique a été manipulé est-elle dangereuse ?

À propos des risques alimentaires des OGM, il n'y a pas eu une seule réaction négative à la nourriture biotechnologique alors que simultanément se produisent des dizaines de milliers de réactions à l'alimentation traditionnelle.[réf. nécessaire]

Selon Clive James, directeur de l'ISAAA, il n'y a pas de nocivité constatée des OGM végétaux commercialisés. Il déclarait en janvier 2006 : « Trois cent millions de personnes en mangent aux États-Unis et au Canada depuis 10 ans, et il n’y a jamais eu l’ombre d’un problème »[55]. En outre, il rappelle que cette absence de nocivité pour la santé des OGM doit s'évaluer en comparaison aux risques avérés d'autres éléments présents dans les produits alimentaires : colorants, conservateurs ou pesticides.

Enfin, le risque, même s'il existait, serait faible, puisque les OGM ne sont que des cellules dans l'ADN desquelles un gène (une protéine) a été inséré, et que le mélange des caractéristiques génétiques de deux produits pour en obtenir un troisième existe depuis plus d'un millénaire (greffes de branches sur des plantes, par exemple).[réf. nécessaire]

Il faut distinguer les risques liés au gène lui-même des risques liés à la protéine qu'il fait produire à l'organisme. Il n'y a pas d'effet nocif connu des acides nucléiques (support matériel des gènes). En revanche, les protéines produites pourraient présenter des risques de toxicité ou d'allergénicité.[réf. nécessaire]

Dans l'exemple de la transplantation d'un gène de la noix du Brésil (améliorant la teneur en acides aminés soufrés dont la méthionine) dans le génome d'un soja destiné au fourrage, il s'est révélé que la protéine codée par le gène inséré était responsable de l'allergie à la noix du Brésil chez l'Homme. Même si la consommation de fourrage n’est pas une habitude de l’alimentation humaine, cette PGM s'est arrêtée au stade du laboratoire et ne sera donc jamais commercialisée (le principe de précaution prévalant).

Un cas similaire s'est produit avec un pois GM surexprimant un inhibiteur d'alpha-amylase. Lors des tests, l'obtenteur s'est rendu compte que cette protéine provoquait des lésions de type immunitaire chez le rat. Le programme a donc été arrêté. Ces deux exemples montrent que les PGM sont évalués de manière approfondie et notamment sur le risque « allergénicité »[réf. nécessaire]. Ce n'est pas le cas de toutes les nouvelles variétés obtenues par d'autres techniques que la transgénèse et mises sur le marché chaque année. Récemment une étude de Kleter et al., 2006 a d'ailleurs démontré qu'un croisement conventionnel entre des variétés pouvaient conduire à l'apparition de protéines allergéniques. (Cf rapport de l'AFSSA sur les allergies, 2006).

Expérimentalement, une étude récente a prouvé l'absence d'allergénicité spécifique aux lignées de maïs et soja transgéniques testées[56]. Les chercheurs portugais signataires de l'article préconisent cependant la mise en place en routine de tests d'allergénicité et de sensibilisation des aliments après leur mise sur le marché.

Mais il n'existe pas encore de tests permettant de faire ce type d'évaluation. On a donc recours, actuellement, à la comparaison de la structure primaire de la nouvelle protéine à celles de toutes les protéines allergéniques actuellement connues et se trouvant dans les bases de données correspondantes.[réf. nécessaire]

Ces risques propres à tout nouveau produit, et bien connus de l'industrie pharmaceutique, font l'objet d'un suivi plus ou moins strict par les organismes officiels, les entreprises concernées, les utilisateurs et le milieu scientifique.

Il n'y a pas eu une seule réaction négative à la nourriture biotechnologique[réf. souhaitée], alors que se produisent des dizaines de milliers de réactions à l'alimentation traditionnelle ».[réf. nécessaire].

Initialement, les autorisations de mise sur le marché des OGM par la FDA, l'EPA et l'USDA reposaient essentiellement sur l'établissement de l'équivalence en substance appelé principe d'équivalence en substance qui met en oeuvre les méthodes permettant le dosage des différents constituants biochimiques présents dans les organismes GM comparativement aux témoins. Si des différences significatives apparaissent, alors des tests complémentaires sont alors réalisés alors que la réglementation Européenne les demandent a priori (tests de toxicité aiguë, sub-chronique et d'alimentarité).



29/05/2008
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