Les arbres génétiquement modifiés et stériles, ne doivent pas contenir de transgènes ; mais ils soulèvent néanmoins des inquiétudes particulières concernant la santé publique et la biodiversité, comme le rappellent ici le Professeur Joe Cummins et le Dr. Mae-Wan Ho.
Le texte original en anglais et les références sont accessibles sur le web par : https://www.i-sis.org.uk/TerminatorTrees.php
Des arbres transgéniques, ou génétiquement modifiés, ont été examinés intensivement dans de grandes parcelles expérimentales sur le terrain, mais avec très peu d'attention portée à la dissémination des transgènes . Les études sur la dispersion du pollen et des graines des arbres forestiers ont prouvé que les flux de gènes peuvent être mesurés en kilomètres [ 1,2 ].
Il est clair que les transgènes des arbres génétiquement modifiés ne peuvent pas être maîtrisés lorsqu'ils ont été largués dans l'environnement. C'est pour cette raison que beaucoup d'efforts ont été déployés pour mettre au point des modifications génétiques particulières - généralement désignées sous le nom des techniques ' Terminator ' - qui sont sensées empêcher la floraison et la production de pollen.
En raison des menaces sérieuses que constituent les arbres génétiquement modifiés dans les écosystèmes forestiers à travers le monde, la dissémination commerciale des arbres transgéniques est généralement refusée, sauf si l'on peut garantir, comme il est permis de l'espérer, que les transgènes ne seront pas disséminés, en mettant en oeuvre des biotechnologies du type des arbres ' Terminator '(voir l'article ' Les arbres forestiers génétiquement modifiés - la menace finale ' , dans cette série de rapports).
Dans la plupart des cas, les méthodes utilisées pour contrôler la floraison ou la pollinisation, ont impliqué une interférence avec le programme génétique qui concerne le développement floral ou pour supprimer des cellules impliquées dans le développement floral. Un groupe de gènes – désignés comme la « boîte de gènes MADS » - codent pour les facteurs de transcription de protéines qui reconnaissent des séquences d'ADN (voir l'article ' Regard sur la maison MADS ', dans cette série de rapports).
Les gènes MADS ont des analogies avec les gènes homéotiques (HOX) qui ont été abondamment étudiés chez les animaux ; ceux-ci régulent les voies du développement [ 3 ]. En décortiquant les fonctions des gènes MADS, il a été possible de procéder à des manipulations du développement floral.
La floraison est empêchée par des gènes antisens , ou un petit ARN de régulation, qui bloquent les produits actifs de gènes, tels que le facteur de transcription de la boîte MADS qui n'est pas synthétisé. En outre, il est aussi mis en action une sorte d'avortement génétique qui fait appel à un gène de suicide.
Le gène de suicide préféré est la ribonucléase barnase provenant de la bactérie du sol Bacillus amylolquefaciens . La ribonucléase barnase est placée sous le contrôle d'un promoteur qui est spécifique du développement floral ou du pollen. Une fois activé, le produit de ce gène tue effectivement les cellules au sein desquelles le gène est exprimé.
Un autre gène de suicide utilisé est la toxine de diphtérie provenant de Cornyebacterium diphteria ou des toxines ADP-Ribosyltransferase apparentées provenant d'autres bactéries; mais ces gènes de toxine sont moins généralement employés que le gène barnase . Ce dernier consiste en une partie de la construction génétique qui s'est vu attribuer en premier le terme de ' Terminator ' pour la stérilité ainsi manipulée, conçue pour placer la production des semences sous le contrôle des sociétés de biotechnologies [ 5,6 ].
Le Professeur Steven Strauss de l'Université de l'Etat de l'Orégon aux Etats-Unis, a ouvert la voie pour le contrôle de la floraison et du pollen chez le peuplier. Il a, avec ses collègues, mené ses travaux dans le domaine du contrôle de la floraison chez les arbres forestiers. Strauss avait précisé que lorsque la stérilité florale est complètement réalisée, les plantes concernées exigeaient une reproduction par multiplication végétative [sans phase sexuée] [ 7 ].
La stérilité florale a commencé à être étendue du peuplier aux arbres d'ombrage [ 8 ]. Strauss a argué du fait que la gestion du peuplier génétiquement modifié est comparable à celle du peuplier conventionnel quoiqu'il ait bien mis en garde à propos de la dispersion du pollen et des graines avec le peuplier transgénique [ 9 ].
Avec l'exploration de la stérilité florale et afin de permettre des cycles plus rapides pour la croissance et la sélection, Strauss a aussi étudié l'accélération du développement floral (rappelons que les arbres demandent normalement des années pour se développer sexuellement) [ 10 ].
Naturellement le cycle de sélection accéléré est entaché d'une certaine incertitude en ce qui concerne le développement ultérieur de l'arbre à maturité. Strauss a ouvert la voie de l'utilisation du gène promoteur PTD du peuplier, qui est, chez cette espèce, l'homologue de la boîte de gènes MADS pour la floraison [ 11 ]. Le promoteur PTD a été combiné avec le gène de la toxine diphtérique, DTA, pour produire un peuplier stérile, mais sans rencontrer les effets néfastes sur le rendement qui avaient été observés antérieurement [ 12 ].
Le problème de la variation somaclonale est à peine mentionné dans la discussion relative au contrôle de la floraison chez le peuplier, bien que ce problème ait été abordé dans un rapport relatif à un essai de quatre ans dans les conditions naturelles, du peuplier [génétiquement modifié] tolérant à un herbicide, et effectué par les chercheurs du groupe de Strauss [ 13 ].
La variation somaclonale résulte de la technique de culture de cellules, employée pour sélectionner et propager les plantes transgèniques. Elle a comme conséquence l'apparition, à des niveaux extrêmement élevés, de mutations et d'instabilité chromosomique, qui pourraient restaurer la fertilité florale. Des rapports antérieurs ont montré que la culture in vitro de cellules de peuplier, a eu comme conséquence l'apparition de niveaux extrêmement élevés de variation somaclonale [ 14, 15 ].
Les chercheurs de l'université de Sopanen en Finlande ont étudié le contrôle de la floraison chez le bouleau argenté. Ces chercheurs ont identifié les gènes de boîte MADS contrôlant la floraison chez cette espèce [ 16, 17 ]. La suppression des cellules florales a bien empêché la floraison, lorsqu' un gène promoteur spécifique de la floraison du bouleau, le gène BpMADS1, qui permet l'expression du gène barnase , a été utilisé ; mais il y avait également des effets secondaires marqués, portant sur les feuilles et les branches [ 18 ].
Les effets secondaires observés étaient probablement dus à un effet de pleïotropie, causé par l'insertion des gènes, mais ils pourraient tout aussi bien résulter du phénomène de variation somaclonale , faisant suite aux cultures cellulaires in vitro . Un récent rapport a changé le nom du gène de boîte MADS, de BpMADS en BpFULL1. Comme dans l'étude précédente, la floraison a bien été empêchée, mais la modification génétique a affecté les feuilles et le branchage [ 19 ]. Les effets pleïotropiques observés peuvent s'étendre à des secteurs qui n'ont pas encore été détectés et ils exigent une étude plus approfondie.
Risques sanitaires et écologiques des arbres 'Terminator'
Des arbres qui ne fleurissent pas et qui ne fructifient pas, ne fourniront donc aucune nourriture pour la multitude d'insectes, d'oiseaux et de mammifères qui s'alimentent normalement à partir du pollen, du nectar, des graines et des fruits ; ces arbres stériles auront inévitablement des impacts énormes sur la biodiversité.
Les toxines d'ablation employées pour créer ces arbres stériles représentent elles-mêmes un risque additionnel. La ribonucléase barnase s'est montrée toxique chez des reins de rats [ 20 ]. Par ailleurs, elle était cytotoxique chez des souris et dans les lignes cellulaires humaines [ 21 ].
Les animaux pourraient ne pas trouver les forêts génétiquement modifiées très accueillantes. La toxine diphtérique a été associée à la réponse anaphylactique [ 22 ]. Comme dit la chanson : 'Si vous pénétrez dans les bois (transgéniques) aujourd'hui, vous êtes sûr d'y rencontrer une grande surprise.'
Et puis même si ces arbres sont bien stériles, ils peuvent encore se disséminer par reproduction asexuée végétative et, très vraisemblablement, les gènes peuvent être l'objet d'un transfert génétique horizontal vers des bactéries du sol, des champignons d'autres organismes vivants dans le système radiculaire étendu des arbres forestiers, avec des impacts imprévisibles sur le milieu biotique et sur la fertilité de sol. Il y a une probabilité pour que de tels gènes puissent se propager, par transfert génétique horizontal , à d'autres arbres forestiers, et rendent ainsi ceux-ci également stériles.
Les caractères transgéniques tendent à être instables ; de ce fait, ils pourraient se recomposer et faire en sorte que les plantes transgéniques stériles retournent au développement floral normal, dispersant de ce fait des transgènes vers les autres arbres indigènes, ou qu'elles émettent du pollen qui empoisonnerait les abeilles et d'autres insectes pollinisateurs ; ces évènements pourraient tout aussi bien causer des dommages potentiels aux êtres humains.
En conclusion, l'effet génétique qui consiste à empêcher la reproduction sexuelle pourrait réduire de façon drastique la recombinaison génétique qui produit la diversité génétique et la nouveauté en matière d'évolution dans la nature. Les monocultures stériles présentent le risque de succomber de maladie ou de sénescence, ce qui pourrait potentiellement éliminer des plantations forestières entières.
ADP-Ribosyltransferase ou facteur de ribosylation de l'ADN : une protéine de liaison initialement reconnue dans la sous-unité catalytique de la toxine du choléra. Elle est impliquée notamment dans le fonctionnement des vésicules intracellulaires et dans l'activation de la phospholipase.
Anti-sens : peptide qui empêche la production d'une protéine spécifique en se fixant à l'ARN messager.
Barnase : la transgénèse permet de produire des plantes mâles stériles génétiquement modifiées avec un système de deux gènes provenant de la bactérie du sol Bacillus amyloliquefaciens . Dans la nature, cette bactérie secrète une protéine de défense appelée barnase qui dégrade l' ARN d'ennemis potentiels. La bactérie se protège elle-même contre cette protéine en synthétisant une autre protéine, appelée barstar , qui se lie à la protéine barnase pour la rendre inactive. Par transgénèse, il est possible de modifier une plante pour qu'elle devienne mâle-stérile par la synthèse de la protéine barnase dans ses tissus. La protéine bloquera la synthèse du pollen et la plante deviendra un mâle-stérile. Parallèlement, une deuxième type de plante est génétiquement modifiée pour produire la protéine barstar . Lorsqu'un producteur utilise le pollen de la variété barstar pour fertiliser la plante mâle-stérile barnase (lequel ne peut pas s'autoféconder), il produit un hybride totalement fertile qui possède les deux gènes. De plus, le croisement entre des plantes mâles-stériles et une souche fertile produit des plantes hybrides qui donnent des rendements plus élevés que les variétés traditionnelles. Source :
http://www.ogm.gouv.qc.ca/controle_pollen.html
Cytotoxique : un agent qui est toxique pour une ou plusieurs cellules. Ce terme s'applique couramment à l'ensemble des médicaments anticancéreux qui ont pour objectif de léser et détruire de façon sélective les cellules cancéreuses (chimiothérapie). Il s'applique également à certaines cellules du système immunitaire. Pour plus d'information, l'on peut consulter le site suivant :
http://www.fnclcc.fr/fr/patients/dico/definition.php?id_definition=465 et
Homéotiques (gènes) : des gènes qui codent pour des protéines qui se lient à des séquences spécifiques d'ADN et qui influencent le développement ultérieur d'un organisme ; ils contrôlent ainsi une information positionnelle déterminante pour assurer la formation des organes à leur juste place. Par définition, lorsqu'il est muté, par perte ou gain de fonction, un gène homéotique produit des transformations de l'organisme dites homéotiques, c'est-à-dire l'apparition d'un organe bien formé, mais à un mauvais emplacement du corps. Les gènes homéotiques sont en quelque sorte les architectes du développement. Ces gènes codent en fait pour des facteurs de transcription, les protéines Hox. Leur fonction repose donc sur leur capacité à réguler d'autres gènes appelés gènes cibles. Les sites web suivants donnent de plus amples détails :
http://www.inrp.fr/Acces/biotic/develop/controle/html/leguyader.htm
http://www.gazettelabo.fr/2002archives/publics/2001/56GRABA.htm
http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/homeotique/homeo6.html
http://www.ac-reims.fr/datice/svt/docpedagacad/lycee/sciencvie/genetique/genedevelop/genehox.htm
Milieu biotique : un espace du milieu naturel qui peut comprendre une partie aquatique et/ou une partie terrestre avec ses bassins versants, chacune d'elle avec sa faune (animaux divers) et sa flore particulière (végétaux de toutes natures), incluant aussi les communautés de microorganismes.
Modification génétique ou transformation ou manipulation ou transgénèse : l'ensemble des manipulations de laboratoire qui consistent à intégrer de l'ADN recombiné d'origine(s) diverse(s) dans du matériel vivant receveur pour donner naissance à un organisme génétiquement modifié ou OGM.
Pleïotropie : lorsqu'un même gène commande la réalisation de plusieurs fonctions, exprimant plusieurs caractères à la fois. Soit encore lorsqu'un gène donné s'exprime pour des fonctions différentes dans différents organismes vivants et à des différents stades du développement.
OGM = O rganisme G énétiquement M odifié.
Promoteur : désigne en génie génétique, une séquence (ou un enchaînement de bases nucléiques) qui ordonne à un autre gène d'entrer en fonction.
Réponse anaphylactique ou a naphylaxie : choc d'origine allergique qui se manifeste par une baisse brutale de la tension artérielle, due à une dilatation extrême des vaisseaux sanguins. Ce choc survient après un contact avec une substance allergisante (aliment, piqûre d'insecte, injection ou absorption de médicament). Contrairement à ce qui est observé lors des chocs de cause non allergique, les membres de la personne inanimée sont colorés et chauds, et non pâles et froids.
Terminator : c'est un système génétique qui permet, chez les végétaux supérieurs, de programmer la stérilisation des semences au moment de la levée, au terme de la première récolte, afin d'empêcher la dissémination et la reproduction de ce matériel génétique.
Pour des commentaires et critiques sur ce sujet, l'on peut se reporter à la note de Jean-Pierre Berlan : « Terminator ne mourra jamais » accessible par : http://perso.wanadoo.fr/marxiens/politic/subvert/ecorev/rev0/berlan.htm
ainsi que sur le site : http://biogassendi.ifrance.com/biogassendi/editobiofr7.htm
Transfert génétique horizontal : échanges génétiques avec intégration dans le génome et recombinaisons entre des organismes biologiquement éloignés, en principe séparés par la notion de barrière d'espèces : deux organismes d'espèces différentes ont une très petite probabilité de se croiser entre elles par voie sexuée et de donner une descendance fertile.
Transgénèse : technique de génie génétique permettant l'ajout d'un ou de plusieurs gènes étrangers ( transgène ) au génome d'un être vivant, de façon à provoquer une ou des modifications dans les caractéristiques de ce dernier.
Variation somaclonale : une variation peut s'exprimer tant au point de vue phénotypique (hauteurs ou niveaux de résistances différents de plantes issues d'un même clone) que génotypique (par principe héréditaire). Ce type de variation est très fréquent dans la Nature; c'est un phénomène imprévisible et incontrôlable. Les manipulations in vitro , par leur protocole défini et répétitif, peuvent fournir un même type de variabilité. Le problème est que, généralement, les variations ne sont pas bénéfiques à la plante : les cas d'amélioration spontanée sont rares. De plus, la fréquence d'apparition n'est pas négligeable : elle est très supérieure à celle des mutations spontanées. Il faut donc en tenir compte lors des diverses sélections et productions in vitro. Source :
Traduction, définitions et compléments en français :
Jacques Hallard, Ing.CNAM, consultant indépendant
Adresse : 2240 chemin du Tilleul F.13160 Châteaurenard
Courriel : jacques.hallard@wanadoo.fr
Article first published 01/03/05
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