Pour répondre aux besoins d'une population humaine toujours grandissante et à la nécessité d'un meilleur rendement pour les agriculteurs, l'agriculture et l'élevage se font de plus en plus intensifs. Par des techniques de transgénèse notamment, les organismes génétiquement modifiés (OGM) développent de nouvelles propriétés : augmentation de la tolérance à la sécheresse, croissance plus rapide, … En moyenne, ils permettent aux agriculteurs d'augmenter le rendement de leurs champs d'au moins 22 %, et leurs profits de 68 % (Klümper, W., Qaim, 2014). Cependant, les cultures de végétaux ou d'animaux génèrent des pressions environnementales dans un contexte d'érosion de la biodiversité.
Quels sont donc les impacts de l'élevage et de la culture des OGM sur l'environnement ? Si un organisme génétiquement modifié s'échappe, que va-t-il advenir de la population sauvage appartenant à la même espèce ? Mais aussi, les OGM impactent-ils les autres espèces avec lesquelles ils partagent le milieu ?
I- Les conséquences des interactions entre individus transgéniques et leurs populations sauvages
L'exploitation d'individus génétiquement modifiés (GM) entraîne le risque de les introduire accidentellement dans des populations locales pouvant les recruter. Les gènes de la population transgénique seront alors incorporés dans une population sauvage, c'est un flux de gènes. Il peut être réalisé par dispersion du pollen, des graines, des individus directement ou de leurs gamètes (Neal Stewart Jr, C., et al, 2003). Les échanges commerciaux dans le monde ont favorisés la dispersion des graines. Des plants de colza GM ont été retrouvés au Japon et en Suisse, alors qu'ils ne cultivent pas cette plante et l'importent depuis les USA afin de nourrir le bétail (Ryffel, G., 2014). Localement, pour éviter les interactions entre les cultures OGM et les apparentés sauvages, les cultures peuvent être confinées en les encerclant par des espèces plus compétitrices. Même si cela a pour effet de limiter la germination des graines dans la bordure des cultures transgéniques, le pollen peut toujours être dispersé. Ainsi, au sein du champs expérimental d'eucalyptus transgéniques de Silva et al (2017), le pollen s'est dispersé jusqu'à au moins 240 m du champs.
Les croisements entre individus transgéniques et sauvages sont possibles s'ils partagent un même habitat et ont des périodes de reproductions chevauchantes. De nombreux cas d'hybridations ont été rapportés entre des plantes OGM (maïs, coton, coton mexicain, colza) et des variants non transgéniques, voire des espèces sauvages (Ryffel, G., 2014). Cruz-Reyes et al (2015) ont également confirmés par une expérimentation que, dans le cas de la courgette Cucurbita pepo GM, sa reproduction avec un individu sauvage a engendré des descendants viables et fertiles. Cependant, les performances végétatives et reproductives des hybrides étant faibles, peuvent-ils remplacer les populations naturelles ? Puisque les espèces transgéniques ont été sélectionnées artificiellement, ils ne sont pas adaptés au milieu naturel. Cependant, s'ils ont une valeur sélective plus forte que celle de leurs parents, alors ils peuvent devenir invasifs (hétérosis) (Neal Stewart Jr, C., et al, 2003).
Des rétrocroisements sur plusieurs générations produiront des descendants avec des patrimoines génétiques sauvages incluant également quelques allèles de gènes transgéniques, on parle d'introgression. Le transgène est souvent en lien avec d'autres allèles à cause de déséquilibres de liaisons. Le devenir de la portion introgressée dans la population dépendra de la valeur sélective qu'elle confère à l'individu. Par exemple, un effet sélectif neutre est associé à la résistance aux herbicides, les séquences nucléotidiques introgressées se propageront dans les populations naturelles par dérive génétique. Certains allèles de domestication (stérilité du mâle, colorations vives, ...) auraient un effet délétère sur la valeur sélective des individus dans l'environnement. Les transgènes influençant la tolérance environnementale peuvent changer le paysage adaptatif d'une espèce et étendre sa niche écologique (Warwick, S., et al, 2009). Ainsi, les gènes conférant une résistance face aux ravageurs des cultures augmenteraient la valeur sélective de la population si elle est en interaction avec ces ravageurs. Cependant, cela résultera-t-il en un accroissement du potentiel d'invasion des populations naturelles ou en une augmentation exponentielle soudaine du nombre d'individus de la population ? (Neal Stewart Jr, C., et al, 2003).
Les individus transgéniques ayant une très faible diversité génétique, leurs reproductions avec des individus sauvages entraîneraient un appauvrissement de la diversité génétique de la population sauvage. Cependant, des observations incitent à penser que le risque pour certaines cultures transgéniques d'introgresser dans les populations naturelles est faible. En ce qui concerne le maïs, le flux de gène ne semble aller que de la teosinte au maïs (Zea mays). Dans le cas du soja, il n'y a eu des preuves d'introgression que de Glycine soja (sauvage) vers Glycine max (cultivé) (Neal Stewart Jr, C., et al, 2003). Sur le (très) long-terme, Muir et Howard (1995) en sont venus à la conclusion que les transgènes peuvent se conduire comme des « chevaux de Troies ». Dans le domaine agricole et le domaine de l'élevage, les transgènes permettent souvent une croissance plus rapide des organismes et donc un accès à la reproduction précoce. Cependant, s'ils se reproduisent plus que les individus sauvages, leurs descendants sont moins viables car ils ne sont pas adaptés aux conditions environnementales hors-élevage. A terme, la population locale s'éteindrait. Dans leur modèles mathématiques, Ahren et Devlins (2010) ont tenu compte également de l'influence du reste du génome sur le phénotype de l'individu. Certains allèles de gènes pouvant compenser ou aggraver les effets délétères du transgène. Ils en ont conclu que l'introduction accidentelle d'individus transgéniques ne mènerait pas à l'extinction de la population sauvage. Le transgène peut se propager, disparaître ou se maintenir par densité-dépendance.
II- Les conséquences des individus transgéniques sur leurs environnements biotiques et abiotiques
Avant leurs exploitations, les lignées d'OGM font l'objet d'une sélection afin de repérer des modifications involontaires du phénotype dues aux transformations génétiques (Zeller, S., et al, 2010). Par exemple, les différences de niveaux d'expression de la phytase dans la salive de différentes lignées de cochons pourraient être dues à des différences dans la position du transgène au sein des chromosomes (Golovan, S., et al, 2001). Ces altérations du phénotype peuvent se répercuter sur les écosystèmes. Certaines cultures d'OGM peuvent mettre en danger des espèces qui n'étaient pas ciblées au premier abord. Il peut s'agir d'espèces bénéfiques pour les cultures (pollinisateurs, prédateurs de ravageurs), d'espèces charismatiques, d'espèces menacées d'extinction ou des micro-organismes du sol (Andow, D., Zwahlen, 2006).
Aujourd'hui, les risques que les OGM représenteraient pour les communautés biotiques du milieu ne sont plus quantifiés par des espèces indicatrices, mais au cas par cas selon les communautés locales. Les espèces étudiées devraient être celles qui possèdent des traits fonctionnels en lien avec les risques induits par les cultures transgéniques (Steijven et al 2015).
Parmi les espèces OGM, le maïs Bt est l'une des plus exploitée au monde. Il a reçu un gène bactérien permettant de produire des protéines toxiques ciblant quelques insectes considérés comme « nuisibles ». Cependant, les abeilles nourrissent, en partie, leurs larves avec du pollen. Ainsi, Steijven et al (2015) ont mis en évidence que les larves d'abeilles mellifères nourries avec du pollen, provenant des cultures de plantes génétiquement modifiées, ont un poids plus faible. Ces protéines sont particulièrement toxiques pour les insectes au stade larvaire, pourtant les hyménoptères ne feraient pas partie de ces cibles. Une explication possible est que l'insertion du transgène dans le génome du maïs ait entraîné une baisse de la qualité nutritive du pollen. D'après Xue et al (2014), les maïs transgéniques conçus pour résister aux insectes n'impacteraient pas plus les communautés d'arthropodes et de micro-organismes du sol que les cultures traditionnelles. Ces résultats sont contraires à ceux synthétisés par Turrini et al. (2015) où cette même protéine aurait des impacts pléiotropiques ou directs sur la colonisation et la reproduction des Glomeromycota dans la rhizosphère de ces plants de maïs.
Les cultures agricoles et les élevages modifient les paramètres physico-chimiques du sol, ce qui y sélectionne la biodiversité. Des cochons transgéniques capables de digérer le phosphore présentent une diminution de 75% de cet élément dans leurs fécès (Golovan, S., et al, 2001). Les cultures de papayes transgéniques sont corrélées avec une baisse de la concentration en azote et en phosphore et une baisse de l'activité de certaines enzymes dans le sol (Wei, X., et al, 2006). La vitesse de décomposition de la litière par le microbiote du sol devrait en être impactée. Il semblerait, cependant, que les taux de décomposition des sols où sont cultivés le blé transgénique soient similaires aux cultures de blé non transgénique. Par ailleurs, la variance des taux de décomposition serait plus faible que pour les variétés traditionnelles de céréales tel que l'orge ou le triticale (Duc, C., et al, 2011). Les communautés d'arthropodes (diptères, annélides, collemboles, mites) sont soumises à des variations saisonnières dues à leurs cycles biologiques et aux interactions biotiques (prédation, compétition). Les communautés microbiennes sont, donc, non seulement soumises aux propriétés du sol, influencées par les cultures transgéniques, mais elles peuvent être également pâturées par certains taxons d'arthropodes. Les influences relatives des différents facteurs sur le microbiote sont difficiles à distinguer lors d'observations in situ. Les communautés bactériennes peuvent capturer des séquences d'ADN ou d'ARN de plantes en décomposition par exemple, pour les incorporer dans leurs génomes. Il a été démontré que, dans le cas des papayes transgéniques et d'un hybride du peuplier, les microbiotes montrent une plus grande résistance à un antibiotique : la kanamycine. Cependant, les recherches actuelles ne permettent pas de dire si cela est dû à des transferts horizontaux de matériels génétiques ou à la sélection d'individus déjà résistants (Peng, M., et al, 2017, Duc, C., et al, 2011).
Pour conclure
L'exploitation des organismes génétiquement modifiés mène à la possibilité d'un flux de gènes avec les populations sauvages et à des modifications des paramètres biotiques et abiotiques de l'environnement. Cependant, les résultats d'une étude portant sur les conséquences environnementales d'un type d'OGM ne peuvent pas être généralisés. Ils dépendent de l'espèce cible, du type de modification génétique et des paramètres environnementaux. Par ailleurs, le débat reste teinté de négligences méthodologiques (effets saisonniers, composition des taxons étudiés non connue, ...) rendant les protocoles peu reproductibles, et de conflits d'intérêt orientant l'argumentation des articles scientifiques. Quelques futurs enjeux dans ce domaine seront d'éviter les flux de gènes entre les organismes génétiquement modifiés et les populations sauvages en établissant de nouvelles constructions génétiques dans des zones moins sensibles aux recombinaisons (Neal Stewart Jr, C., et al, 2003) ou en ajoutant des séquences nucléotidiques codant pour des recombinases afin d'exciser le transgène des grains de pollen (Ryffel, G., 2014) par exemple. Il faudra également réussir à faire la distinction entre les effets directs et indirects des transgènes (Turrini, A., et al, 2015) pour attester efficacement des conséquences liées à l'exploitation ou à la culture des OGM.
Publiée il y a plus de 8 ans par G. Uguen et collaborateurs..
Quels sont les impacts environnementaux des organismes génétiquement modifiés en agriculture et en élevage ?
Le génie génétique et la découverte des enzymes de restriction dans les années 1960 ont permis la mise au point d’organismes génétiquement modifiés (OGM). Le patrimoine génétique de ces organismes est modifié volontairement par l’Homme dans le but d’obtenir des lignées avec des traits phénotypiques nouveaux ou des valeurs différentes de traits pré-existant. Ils sont utilisés dans de nombreux domaines: la recherche fondamentale, la médecine, l'industrie. Ils constituent également l’un des moyens pour l’agriculture et l’élevage de faire face à l’essor des exigences commerciales et aux besoins alimentaires accompagnant la croissance de la population humaine. En effet, par rapport aux variétés traditionnelles, les OGM peuvent avoir une tolérance accrue face aux produits biogéochimiques, aux insectes, aux microorganismes et aux perturbations environnementales, ce qui permet d'augmenter les rendements.
Alors que de nombreux pays (USA, Brésil, Chine, …) autorisent la culture et l’élevage d’OGM, il n’existe pas de consensus scientifiques sur leurs impacts environnementaux notamment. Les recherches seraient marqués d’une part, par des lacunes méthodologiques et d’autres part, par des conflits d’intérêts. Ainsi, seuls 10% des auteurs affirment qu’ils sont dépourvus de conflits d’intérêts sur le sujet des OGM (Hilbeck et al., 2015).
Il existe de nombreuses méthodes de transformations génétiques mais nous ne considérerons que les organismes modifiés génétiquement obtenus par les techniques de transgénèse. L'organisme d'intérêt est génétiquement modifié par l'insertion dans ces cellules d'un plasmide bactérien, contenant le gène qui lui conférera de nouvelles propriétés. Ce gène provenant d'une espèce différente.
Nous nous demandons quels impacts ces organismes modifiés génétiquement, exploités dans les cultures agronomiques et les élevages, peuvent avoir sur leurs environnements ?
Publiée il y a plus de 8 ans par G. Uguen.Dernière modification il y a plus de 8 ans.