Organisme génétiquement modifié
Un article de Vev.
Un organisme génétiquement modifié ou OGM est « un organisme vivant dont le patrimoine génétique a été modifié par génie génétique, soit pour accentuer certaines de ses caractéristiques ou lui en donner de nouvelles considérées comme désirables, soit au contraire pour atténuer, voire éliminer certaines caractéristiques considérées comme indésirables »<ref>(fr)Pour une gestion éthique des OGM, Commission de l’éthique de la science et de la technologie du Québec, avis adopté à la 10e réunion de la Commission de l’éthique de la science et de la technologie le 16 octobre 2003 (ISBN 2-550-41769-6), 4e trimestre 2003 [lire en ligne]</ref> selon la Commission de l’éthique de la science et de la technologie du Québec.
Définition juridique
Au sein de l'Union européenne, la directive 2001/18/CE définit un OGM comme suit :
« Un organisme génétiquement modifié est un organisme (à l'exception des êtres humains) dont le matériel génétique a été modifié d'une manière qui ne peut s'effectuer naturellement par multiplication et/ou par recombinaison. »<ref>Selon la directive communautaire 2001/18/CE, relative à la dissémination volontaire d'organismes génétiquement modifiés dans l'environnement, la définition réglementaire d'un OGM pour l'Union européenne</ref>
La directive 2001/18/CE indique que les techniques de modification génétique visées dans cette définition sont, entre autres :
« 1) les techniques de recombinaison de l'acide désoxyribonucléique impliquant la formation de nouvelles combinaisons de matériel génétique par l'insertion de molécules d'acide nucléique, produit de n'importe quelle façon hors d'un organisme, à l'intérieur de tout virus, plasmide bactérien ou autre système vecteur et leur incorporation dans un organisme hôte à l'intérieur duquel elles n'apparaissent pas de façon naturelle, mais où elles peuvent se multiplier de façon continue;
2) les techniques impliquant l'incorporation directe dans un organisme de matériel héréditaire préparé à l'extérieur de l'organisme, y compris la micro-injection, la macro-injection et le microencapsulation;
3) les techniques de fusion cellulaire (y compris la fusion de protoplastes) ou d'hybridation dans lesquelles 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. »
En revanche, cette même directive précise que :
- ne sont pas des OGM : les organismes produits par mutagenèse, ou par la fusion cellulaire (y compris la fusion de protoplastes) de cellules végétales d'organismes qui peuvent échanger du matériel génétique par des méthodes de sélection traditionnelles.
- ne sont pas considérés comme entraînant une modification génétique (sauf emploi d'acide nucléique recombinant ou d'OGM déjà obtenu) : la fécondation in vitro, les processus naturels tels que la conjugaison, la transduction, la transformation, ou l'induction polyploïde..
Échange de gènes dans la nature
La dénomination d'organisme génétiquement modifié fait référence à une modification artificielle du patrimoine génétique d'un organisme. Mais des systèmes de transfert naturel d'ADN existent, et ils conduisent à l'apparition d'organismes dont le matériel génétique est transformé. Les principaux dispositifs d'échanges naturels de gènes, dont certains sont exploités par les techniques du génie génétique, sont les suivants :
- Les rétrovirus sont des virus capables de faire intégrer leur information génétique dans le génome de leur hôte. Grâce à des séquences présentes de part et d’autre de l’ADN viral, qui sont reconnues par le génome hôte, ce dernier accepte sa césure et l’intégration de l'ADN viral.
- Le plasmide, qui est une petite molécule circulaire d’ADN, est mobile et peut passer d’une cellule à une autre. Certains plasmides peuvent alors s’intégrer au génome de la cellule hôte. Cette forme de transfert d'ADN est observée pour les bactéries, notamment pour des gènes de résistance aux antibiotiques. L’intégration de plasmide bactérien au génome d'un organisme supérieur est limité à des bactéries spécifiques, et pour des couples d'espèces déterminés. Ainsi, Agrobacterium tumefaciens est une bactérie dont un fragment de son plasmide (l'ADN T) est capable d’entrer dans une cellule végétale et de s’intégrer à son génome.
- La reproduction avec des individus interféconds permet l'échange d'ADN, entre deux individus de deux variétés, sous-espèces (croisement intraspécifique), espèces (croisement interspécifique) ou genres (croisement intergénérique) différents. L'hybride ainsi produit présente un mélange des caractéristiques génétiques des deux parents.
- Les mutations, par changement d'un nucléotide par un autre, insertion ou délétion de séquences de nucléotides, peuvent induire l'apparition de maladies génétiques ou de cancers. Mais les mutations constituent aussi l'un des moteurs de l'évolution des espèces.
- Dans le cadre de l'endosymbiose, un ensemble de processus évolutifs ont conduit à la formation d'organites (mitochondrie et chloroplaste) dans les cellules eucaryotes, à la suite de l'intégration de bactéries et de cyanobactéries. La majorité du génome de l'endosymbiote a été transféré dans le noyau de l'hôte.
Processus de création des OGM et gènes concernés
Techniques de modification génétique
Transformation de bactéries
- Transformation sans intégration dans l'ADN chromosomique
Les plasmides des bactéries présentent l'intérêt d'être faciles à purifier et à modifier pour y intégrer de nouveaux gènes. Le plasmide transformé est incorporé dans les bactéries où il reste distinct de l'ADN chromosomique (sauf dans le cas des épisomes), tout en étant capable d'exprimer le gène d'intérêt. Le plasmide modifié comporte généralement un gène de résistance à un antibiotique, qui est employé comme marqueur. Ainsi, seules les bactéries ayant incorporé le plasmide sont capables de croître dans un milieu comportant un antibiotique, ce qui permet de les sélectionner.
Grâce aux capacités importantes de multiplication des bactéries (Escherichia coli double sa population toutes les 20 minutes), il est possible par cette technique de disposer de la séquence génétique d'intérêt en grande quantité.
En revanche, la spécificité des systèmes plasmidiques limite les bactéries capables d'incorporer le plasmide modifié. De plus, l'instabilité de la transformation est aggravée par le fait que l'ADN chromosomique n'est pas modifié, et que le plasmide peut lui-même être relativement instable.
- Transformation avec intégration dans l'ADN chromosomique
Les épisomes sont des plasmides possédant certains gènes supplémentaires codant la synthèse d'enzymes de restriction qui permettent son intégration aux chromosomes bactériens par une recombinaison épisomale.
Une fois intégré au chromosome de la cellule, la transmission du ou des caractères génétiques est assurée lors de la mitose de cellules mères en cellules filles, contrairement aux plasmides qui se répartissent de façon aléatoire.
Un autre moyen de procéder à une transformation de bactéries avec intégration d'ADN, est d'utiliser des transposons. Chez certaines bactéries, ces transposons actifs peuvent véhiculer et faire intégrer le gène d'intérêt.
Transformation de plantes et d'animaux
- 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 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. Le gène d'intérêt ne se trouve pas dans toutes les cellules, et il a une expression variable. Pour ces deux raisons, une phase de tri est nécessaire.
- 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
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.
- Fusion cellulaire
La fusion cellulaire (y compris la fusion de protoplastes) ou d'hybridation dans lesquelles 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.
Gènes concernés
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).
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
Modèle:Voir Les exemples très nombreux et beaucoup plus divers : souris et mouches pour expériences scientifiques (gène de fluorescence ,souris knock out...), modèles de maladies génétiques. Production de médicaments, bioréacteur vivant. Animaux de compagnie (GloFish, poisson zèbre fluorescent).
Enjeux : avantages et risques des OGM
Les OGM offrent selon leurs partisans d’importantes opportunités : économiques, écologiques, de développement humain.
En parallèle, les partisans de la lutte anti-OGM estiment que quelques OGM, ou tous, poseraient des risques sanitaires et environementaux importants. Au nom du principe de précaution, ils demandent l’arrêt des cultures à des fins de commercialisation, voire l’arrêt des cultures en plein air à des fins de recherche.
Les OGM végétaux à travers le monde
La réglementation des organismes génétiquement modifiés est très variable selon les pays ; des mesures juridiques très diverses ont été prises dans le monde concernant la recherche, la production, la commercialisation et l'utilisation des OGM, dans leurs divers domaines d'application (agricole, médical,…). En Europe, ces mesures sont généralement particulièrement restrictives.
En conséquence, les surfaces cultivées d’OGM végétaux sont très variables : anecdotiques en Europe, en forte croissance en Amérique du Nord et dans les pays émergents.
Conflits autour des OGM
Les OGM sont source de grandes divergences d’opinion ; les avantages apportés par les OGM s’opposent à des risques sanitaires potentiels et à des craintes sur une éventuelle atteinte à la biodiversité.
Lobby anti-OGM
Le lobby anti-OGM est très actif en Europe, et particulièrement en France, en Allemagne, en Autriche, au Luxembourg et en Hongrie ; les mouvements anti-OGM parviennent à convaincre une partie de l’opinion publique, au nom d’un principe de précaution, des risques potentiels.
Lobby pro-OGM
Les partisans des OGM s’appuient quand à eux sur les expertises scientifiques. Les études montrent une absence de preuve de nocivité des OGM commercialisés. Pourtant, ces partisans n’ont pas la faveur des média.
En France, le syndicat Orema, entre autres, qui regroupe producteurs de blé, de maïs, d'oléoprotéagineux de la FNSEA, appelle à ne pas céder pas aux « marchands de peur »<ref>Le Monde, 5 octobre 2007</ref>. Les grands semenciers comme Monsanto sont également favorables aux OGM.
La Commission Européenne, plus détachée des contraintes électorales que les gouvernements, est favorable aux OGM qui ont été reconnus comme sain par l’Autorité européenne de sécurité des aliments (AESA).
Notes et références
Voir également
Plantes transgéniques : faits et enjeux, André Gallais et Agnès Ricroch, Éditions Quae, Collection Synthèses, 304 pages.
La guerre au vivant : OGM & mystifications scientifiques, Textes réunis par Jean-Pierre Berlan, Éditions Agone, Collection Contre-Feux, 165 pages.
Articles connexes
- Biologie : Biotechnologies | Génétique
- Droit : Brevetage du vivant | Bioéthique
Liens externes
- Sites officiels
- (fr) Site interministériel sur les OGM (France)
- (fr) Les biotechnologies dans l'alimentation et l'agriculture regroupement des rapports de l'Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture sur les biotechnologies.
- (fr) Organismes génétiquement modifiés à L'INRA : environnement, agriculture et alimentation, Institut national de la recherche agronomique, mai 1998
- (en) Biotechnologies (aliments OGM), site de l’Organisation des Nations unies
- Sites d'organisations/associations privées
- (fr) Site web suisse sur les OGM.
- (en) Site de l’ISAAA, qui actualise annuellement les statistiques sur l'utilisation d'OGM dans le monde, entre autres, et (fr) rapport 2006
- (fr) Inf'OGM, veille citoyenne sur les OGM
- (fr) Site d'information sur les plantes biotechnologiques.
- Dossiers scientifiques
- (fr) OGM : un tour d'horizon complet, Futura-Sciences, le 16/03/2003
- (fr) Dossier sur les OGM de l'association française pour l'information scientifique
- Anti-OGM
- (fr) Campagne anti OGM de Greenpeace France
- (fr) Faucheurs volontaires
- (fr) Site du Comité de Recherche et d'Information Indépendantes sur le Génie Génétique, Crii-Gen
| Modèle:Portail Biologie cellulaire et moléculaire |
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