Pocket K n° 17 : Génie génétique et cultures génétiquement modifiées

Pocket K n° 17 : Génie génétique et cultures génétiquement modifiées

Au cours des 50 dernières années, le domaine du génie génétique s’est développé rapidement en raison d’une meilleure compréhension de l’acide désoxyribonucléique (ADN) en tant que code chimique à double hélice à partir duquel les gènes sont fabriqués. Le terme « génie génétique » est utilisé pour décrire le processus par lequel la composition génétique d’un organisme peut être modifiée à l’aide de la « technologie de l’ADN recombinant ». Cela implique l’utilisation d’outils de laboratoire pour insérer, modifier ou couper des morceaux d’ADN qui contiennent un ou plusieurs gènes d’intérêt.

Développer des variétés de plantes exprimant de bonnes caractéristiques agronomiques est le but ultime des sélectionneurs de plantes. Avec la sélection végétale conventionnelle, cependant, il y a peu ou pas de garantie d’obtenir une combinaison de gènes particulière à partir des millions de croisements générés. Des gènes indésirables peuvent être transférés en même temps que des gènes souhaitables ; ou, alors qu’un gène souhaitable est gagné, un autre est perdu parce que les gènes des deux parents sont mélangés et réassortis de façon plus ou moins aléatoire dans la descendance. Ces problèmes limitent les améliorations que les sélectionneurs de plantes peuvent obtenir.

En revanche, le génie génétique permet le transfert direct d’un ou de quelques gènes d’intérêt, entre des organismes apparentés de près ou de loin, afin d’obtenir le caractère agronomique souhaité (figure 1). Toutes les techniques de génie génétique n’impliquent pas l’insertion d’ADN provenant d’autres organismes. Les plantes peuvent également être modifiées en supprimant ou en éteignant leurs propres gènes particuliers.

Source : Biotechnologie agricole (bien plus que les cultures génétiquement modifiées). http://www.isaaa.org/resources/publications/agricultural_biotechnology/download/.

Les gènes sont des molécules d’ADN qui codent pour des traits ou des caractéristiques distincts. Par exemple, une séquence génétique particulière est responsable de la couleur d’une fleur ou de la capacité d’une plante à combattre une maladie ou à prospérer dans un environnement extrême.

L’ingénieur génétique de la nature

Le « partage » de l’ADN entre les formes vivantes est bien documenté comme un phénomène naturel. Depuis des milliers d’années, les gènes passent d’un organisme à l’autre. Par exemple, Agrobacterium tumefaciens, une bactérie du sol connue comme « l’ingénieur génétique de la nature », a la capacité naturelle de modifier génétiquement les plantes. Elle provoque la maladie de la galle du collet chez un large éventail de plantes à feuilles larges, comme les pommiers, les poiriers, les pêchers, les cerisiers, les amandiers, les framboisiers et les roses. La maladie doit son nom aux gros renflements semblables à des tumeurs (galles) qui apparaissent généralement au sommet de la plante, juste au-dessus du niveau du sol. Fondamentalement, la bactérie transfère une partie de son ADN à la plante, et cet ADN s’intègre dans le génome de la plante, provoquant la production de tumeurs et les changements associés dans le métabolisme de la plante.

Application du génie génétique dans la production végétale

Les techniques de génie génétique ne sont utilisées que lorsque toutes les autres techniques ont été épuisées, c’est-à-dire lorsque le caractère à introduire est le même.c’est-à-dire lorsque le caractère à introduire n’est pas présent dans le germoplasme de la culture ; le caractère est très difficile à améliorer par les méthodes de sélection conventionnelles ; et lorsqu’il faudra un temps très long pour introduire et/ou améliorer ce caractère dans la culture par les méthodes de sélection conventionnelles (voir figure 2). Les cultures développées par génie génétique sont communément appelées cultures transgéniques ou cultures génétiquement modifiées (GM).

La sélection végétale moderne est un processus multidisciplinaire et coordonné où un grand nombre d’outils et d’éléments des techniques de sélection conventionnelles, de la bioinformatique, de la génétique moléculaire, de la biologie moléculaire et du génie génétique sont utilisés et intégrés.

Développement des cultures transgéniques

Bien que le génie génétique fasse appel à de nombreuses techniques diverses et complexes, ses principes de base sont raisonnablement simples. Il y a cinq grandes étapes dans le développement d’une culture génétiquement modifiée. Mais pour chaque étape, il est très important de connaître les mécanismes d’action biochimiques et physiologiques, la régulation de l’expression génétique et la sécurité du gène et du produit génétique à utiliser. Avant même qu’une culture génétiquement modifiée soit disponible pour un usage commercial, elle doit passer par des procédures rigoureuses d’évaluation de la sécurité et des risques.

La première étape est l’extraction de l’ADN de l’organisme connu pour avoir le trait d’intérêt. La deuxième étape est le clonage du gène, qui va isoler le gène d’intérêt à partir de l’ensemble de l’ADN extrait, puis la production en masse du gène cloné dans une cellule hôte. Une fois cloné, le gène d’intérêt est conçu et conditionné de manière à pouvoir être contrôlé et exprimé correctement une fois dans la plante hôte. Le gène modifié sera ensuite produit en masse dans une cellule hôte afin d’en faire des milliers de copies. Lorsque le paquet de gènes est prêt, il peut alors être introduit dans les cellules de la plante à modifier par un processus appelé transformation. Les méthodes les plus courantes utilisées pour introduire le paquet de gènes dans les cellules végétales sont la transformation biolistique (à l’aide d’un pistolet à gènes) ou la transformation médiée par Agrobacterium. Une fois que le gène inséré est stable, hérité et exprimé dans les générations suivantes, la plante est considérée comme transgénique. La sélection rétrocroisée est l’étape finale du processus de génie génétique, au cours de laquelle la culture transgénique est croisée avec une variété qui possède des caractéristiques agronomiques importantes, et sélectionnée afin d’obtenir des plantes de haute qualité qui expriment le gène inséré de la manière souhaitée.

La durée du développement d’une plante transgénique dépend du gène, de l’espèce cultivée, des ressources disponibles et de l’approbation réglementaire. Cela peut prendre de 6 à 15 ans avant qu’un nouvel hybride transgénique soit prêt à être commercialisé.

Cultures commercialement disponibles améliorées par génie génétique

Les cultures transgéniques ont été plantées dans différents pays pendant vingt ans, à partir de 1996. Environ 191,7 millions d’hectares ont été plantés en 2018 en cultures transgéniques à forte valeur marchande, comme le soja, le maïs, le coton et le canola tolérants aux herbicides, le maïs, le coton, la pomme de terre et le riz résistants aux insectes, ainsi que la courge et la papaye résistantes aux virus. Le génie génétique permet d’incorporer ou d’empiler plus d’un caractère dans une plante. Des cultures transgéniques à caractères combinés sont également disponibles dans le commerce. Il s’agit notamment du maïs, du soja et du coton tolérants aux herbicides et résistants aux insectes.

Nouvelles et futures initiatives en matière de génie génétique des cultures

À ce jour, les cultures GM commerciales ont apporté des avantages en matière de production végétale, mais il existe également un certain nombre de produits en cours de développement qui contribueront plus directement à la qualité des aliments, aux avantages environnementaux, à la production pharmaceutique et aux cultures non alimentaires. Parmi ces produits, on peut citer : le riz biotechnologique à triple caractère d’empilement avec un meilleur rendement au milieu des stress abiotiques, le châtaignier biotechnologique résistant à la brûlure du châtaignier, les agrumes biotechnologiques résistant au greening, la pomme de terre enrichie en bêta-carotène, le sorgho biofortifié, la banane résistante au flétrissement bactérien (Xanthomonas), la banane résistante au virus Bunchytop, le blé résistant aux insectes, entre autres.

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*Mise à jour mars 2020