Introduction
Depuis une vingtaine d'années, la dissémination du matériel génétique des organismes génétiquement modifiés (OGM) est un problème important autant pour les firmes agroalimentaires que pour les consommateurs, mais également pour l'écologie des milieux en périphéries de cultures. En effet, les OGM pourraient transmettre à partir de leur matériel génétique modifié, des résistances aux herbicides, où a des températures ou d'autres informations perturbant l'équilibre écologique en créant par exemple des "super mauvaises herbes", résistantes à certains facteurs et prenant donc les dessus sur d'autres espèces endémiques. C'est pour cela que des technologies de confinement de ce dit matériel génétique intégré dans les cultivars ont été imaginées, testées, innovées, au cours des vingts dernières années, rencontrant de fervent défenseurs comme autant d'actifs détracteurs. L'analyse proposée par cette controverse est donc de déterminée si oui ou non, des solutions de confinements grâce aux biotechnologies existent et sont fiables. Depuis les années 1990, on a donc principalement aux Etats unis, démarrer des recherches sur des technologies dites GURT venant de l'anglais "Genetic use restriction technology" afin de protéger les propriétés intellectuelles de chaque firme dans un premier temps, mais également de parvenir à contenir le matériel génétique dans un but bien plus centré sur l'écologie et la biodiversité.
Cette synthèse va donc apporter point par point les éléments tirés de la littérature scientifique, d'articles ou de reviews analysés, afin d'expliciter comment se développe les recherches en biotechnologie et les différentes directions empruntées pour valider ou invalider la pratique d'OGM confinée et sans risques.
Cœur de la synthèse
1. Différentes technologies :
De nombreuses techniques se sont développées autour de l'idée de confinement génétique de l'information contenu dans les OGM, et les scientifiques les regroupent en plusieurs catégories de GURTs (Genetic use restriction technologies (GURTs): strategies to impede transgene movement) : les V-GURTs, les T-GURTs qui traitent respectivement du confinement par les graines et du confinement par un transgène modifiant un trait de la plante. Les chercheurs intègrent aussi une technique qui consiste à créer un handicap reproductif aux plantes OGM, alors qu'une autre appelée stérilité mâle se base sur la modification du pollen à partir d'une toxine. Enfin une dernière technique est consacrée à l’héritage maternel et dans cette démarche, le transgène est introduit dans l'ADN du chloroplaste.
Depuis une vingtaine d'années ces techniques sont développées sous différentes versions, à partir de différents cultivars de différentes espèces afin de trouver des applications fonctionnelles et viables. La toute première technique brevetée, une V-GURT a fait l'objet de bien des études.
2. Première version brevetée de V-GURT :
Les V-GURTs ont été créées pour contrer les flux géniques des pollens et des semences. La première version créée en 1990 et brevetée par le département d'agriculture des Etats Unis utilise des systèmes d’expression de complexes de gènes inductibles (c’est-à-dire pouvant être induits, donc activés via des inducteurs externes) afin de créer des plantes à graines stériles. Cette V-GURT est composée de 3 constructions de gènes pour permettre la stérilité des plantes car lorsqu’un inducteur externe (permettant à un gène d’être exprimé) est appliqué, il inhibe la protéine répresseur et permet ainsi à un gène de la recombinase d’être exprimé, et ainsi de synthétiser l’enzyme recombinase. Celle-ci permet la suppression d’un espaceur qui est une séquence courte d’ADN entre les séquences codantes du génome. Ainsi le gène de la toxine peut donc être activé et la toxine être synthétisée pour, tuer les cellules ciblées.
Le but de cette technique est de pouvoir contrôler avec l’application volontaire de l’inducteur le moment où la toxine va être effective et donc tuer les cellules des semences en croissance, pendant le développement embryonnaire.
Mais des études ont montrées que cette technique ne pouvait en aucun cas être fiable, en effet d'après Dr. Ricarda et A. Steinbrecher en 2005 (V-GURTs (Terminator) Can it be effective as a biological containment tool?), cette technique est sujette à de nombreux problèmes non résolus, comme un effet de silence génétique (expressions des gènes inhibées par des enzymes notamment) et de modifications épigénétiques (expressions différentielles de gènes durant le développement embryonnaire) de l’ADN, mais aussi des mutations (rares mais non nulles) sur les transgènes au sein de la plante, des diminutions dans l’activité du promoteur, et enfin des séparation lors de la méiose entre matériel génétiquement modifié et le processus de V-GURT. Tous ces problèmes irrésolus sont autant de pistes de recherches envers d'autres méthodes et donc d'autres résultats.
3. Autres techniques, autres résultats ? :
De nombreuses études menées ont donc expérimenté différentes applications des GURTs avec deux grandes catégories : les V-GURTs et les T-GURTS.
On assiste à un développement de techniques avec une technique de V-GURT qui consiste à rendre la graine totalement stérile grâce a une protéine disruptive. Cela permet de ne pas avoir de dissémination de pollen à la base et donc pas de fécondation hors culture. Il existe également une technique permettant via l'activation d'un gène chez toutes les plantes à tubercules notamment de bloquer leur croissance végétative et donc d'éviter une certaine maturité de la plante. Et enfin, le dernier aspect possible des V-GURT est celui exploré par Lin et al en 2008 (A Built-In Strategy for Containment of Transgenic Plants: Creation of Selectively Terminable Transgenic Rice) qui consiste à ne pas introduire de gènes codant pour des protéines mais plutôt de l'ARN d'inférence ainsi qu'une tolérance au Rundup et une sensibilité à un autre herbicide. Malheureusement, aucune de ces méthode ne fonctionnent, car même si Lin et al. sont positifs à l'idée d'utiliser leur technique comme ils l'ont fait en champs expérimentaux sur le terrain, on a vu que la résistance à l'herbicide n'empêche pas la diffusion du matériel génétique, il permet juste, une fois le matériel dispersé, de détruire ces plantes OGM dispersées dans les autres cultures. Mais en environnement diversifié, l'herbicide utilisé pour tuer ces plants OGM tuerait aussi les végétaux présents donc ce n'est pas une méthode viable quand on l'applique hors chambre de culture.
Il existe deux variétés de T-GURTs évitant la dispersion de transgènes dans leur principe. La première est un ensemble d'expression de gènes dans la graine de la première génération via l'application de produits chimiques, et ensuite la deuxième génération n'est plus génétiquement modifiée, et la seconde méthode ,elle, consiste à introduire un gène maintenu inactif puis activé par un produit chimique qui doit être racheté à chaque génération. Mais ici aussi, aucune technique n'a fait ses preuves pour fonctionner à 100%.
Pour ce qui est des autres méthodes ne faisant pas partie des V-GURTs et des T-GURTs, on a donc un nombre important de techniques citées dont les principales, vues plus haut, comme la stérilité mâle ont fait le sujet de plusieurs études afin de vérifier leur fonctionnement.
Par exemple, l'étude de Heidrun Bückmann et al. nous montre que cette technique de stérilité cytoplasmique mâle est envisageable en tant que méthode de confinement biologique car on peut voir que l'une de leur plante de maïs est stérile à 99% tout en ayant subi des modifications environnementales fortes telles que la température, la quantité d'eau.
Cependant ils soulèvent un autre point important, c'est la présence des gènes Rf (restoration fertility) qui sont capables de restaurer la fertilité. Une connaissance plus approfondie de l'expression de ces gènes en réponse à différentes conditions environnementales est nécessaire afin de valider totalement la fiabilité de cette méthode.
Ensuite pour une autre méthode de stérilité, la stratégie de ségrégation du système à 2 composantes (Control of seed germination in transgenic plants based on the segregation of a two-component genetic system). Les auteurs ont mis au point une construction de confinement de transgène. Cette construction repose sur un système "graine létale" articulée autour de 3 gènes clefs. En utilisant comme modèle le tabac, cette étude analyse l'efficacité de cette construction sur la létalité des graines et sa pérennité au cours des générations. Et au final les auteurs ont montré une efficacité relative de leurs constructions sur 2 générations.
Ces deux techniques analysées sont donc apparemment efficaces mais sur de courtes durées (deux générations) ce qui témoigne de la faible robustesses de ces techniques dans un cadre environnemental.
Conclusion et ouverture
Il devient évident après la lecture d'un bon nombre de conclusions d'articles et review depuis ces dix dernières années principalement, qu'aucune expérience tentée en biotechnologie n'apporte de résultats satisfaisants. Le problème venant du simple fait que les processus biologiques qui régissent les plantes ne sont pas fixes, ils peuvent mutés, ils peuvent être mal réalisés notamment au niveau génétique avec des lectures d'ARN ou d'ADN mal codées. De part ce fait, même si le procédé scientifique est impeccablement monté, il y aura toujours possibilité dans la population de cultivar, de mal interprété les transgènes intégrés par exemple. Si nous prenons l'exemple de la première technologie V-GURT créée, comme il a été montré très efficacement dans un article qui a pourtant plus de 10 ans, de nombreux problèmes génétiques peuvent intervenir et donc annuler un ou l'autre des effets recherchés dans l'incorporation des transgènes pour l'induction. Ainsi, et cela à nouveau pour toutes les techniqus aujourd'hui répertoriées en biotechnologie, la dissémination de transgène ne peut être réellement contrôlée. Soit la méthode est efficace mais impossible à mettre en place dans un écosystème naturel, comme avec l'exemple du cultivar de riz sensible aux herbicides, soit la technique est également efficace mais sur des durées de deux générations simplement, avec les T-GURTs par exemple, on a aussi un processus d'une voir deux générations mais avec obligation de renouveler les graines. On retrouve cette idée dans la review de 2014 de L. Lombardo où l'auteur conclue sur l'aspect de risque d'évasion des transgènes qui explique à nouveau qu'il faut que la technique soit viable à 100%, avec les trois principaux problèmes encore non résolus qui sont le silence génétique, la ségrégation des trois gènes constitutifs des V-GURTs et la présence possible de pollen transgénique hors des cultures.
Néanmoins en guise d'ouverture un point essentiel est à noter, c'est que malgré une interdiction surtout dictée par l'éthique et l'économie des consommateurs (agriculteurs et acheteurs) l'écologie et sa préservation sont toujours des sujets traités efficacement et raisonnablement avec des études qui sont défavorables à tout ce qui peut présenter un risque, ou alors pour ceux qui défendent les techniques, même ceux-ci restent prudents en rappelant régulièrement que la technique doit être améliorée afin d'être acceptée.
Un futur pour ces biotechnologie est a venir, dans un temps plus ou moins court, et cela va permettre une évolution, volontaire ou non, des écosystèmes généraux !
Les technologies GURT (Genetic use restriction technology) offrent-elles un bon moyen de prévention contre la dissémination de transgènes pour les plantes OGM ?
Contexte général :
Cette controverse traite de l'utilisation d'OGM (organismes génétiquement modifiés). Nous éludons les problématiques économiques, sociales et éthiques pour nous concentrer sur l’aspect biologique et écologique de cette problématique, en particulier la dissémination des transgènes des OGM dans la nature et les conséquences associées. La production de pollens et de graines est la cause principale de cette dissémination et peut entraîner une pollution biologique via la pollinisation des cultures non OGM, et en entrant en compétition avec la flore et la faune endémique.
Historique :
Pour cela, certains organismes agroalimentaires et gouvernementaux, comme l'USDA (Département de l'Agriculture des Etats-Unis) dans les années 1990, ont mis au point des technologies génétiques et biologiques permettant une stérilité complète des plantes OGM.
C'est donc dans cette initiation de recherche en plantes infertiles que les technologies de restriction d'utilisation de matériel génétique (GURT) ont été créées pour répondre à cette demande de non-dissémination des OGM dans l'environnement. Au départ, les technologies GURT (genetic use restriction technology) ont surtout été utilisées pour protéger la propriété intellectuelle de certains laboratoires, mais les débats au sein de la communauté scientifique et dans la société civile qu'elles ont soulevés ont conduit à une interdiction de commercialisation de ces procédés.
Procédés GURT et problématique :
Publiée il y a plus de 9 ans par N. Brualla et F. Giry.Ces méthodes réunissent un ensemble de techniques visant à contrôler du point de vue génétique (et donc moléculaire) la fertilité des plantes génétiquement modifiées ou bien l'expression de certains traits des plants pour l'agroalimentaire notamment. Dès lors, ces méthodes sont étudiées pour réussir à définir si elles pourraient être une solution à la conservation totale des écosystèmes en périphérie des cultures en évitant la diffusion de pollens notamment.
Les questions aujourd'hui encore en débat sont donc de savoir si cette stérilité est totale ou non, et quels seraient les autres moyens les plus sûrs pour éviter toute contamination pour diffusion.
Certains prônent la sécurité et donc l'interdiction de l'utilisation des GURT et d'autres au contraire que cette technologie doit être exploitée. Qu'en est-il ?
Dernière modification il y a plus de 9 ans.