CHAP V les plantes trangéniques

CHAP V : Les plantes transgéniques

CHAP V : Les plantes transgéniques Introduction

CHAP V : Les plantes transgéniques 1973 - Identification du plasmide Ti dans la bactérie Agrobacterium tumefaciens. Ce plasmide permet d'accueillir le gène porteur d'un caractère recherché, qu'il est en mesure d'introduire dans le génome d'une plante 1983 - Première plante transgénique (tabac) Premier transfert de gène opérationnel réalisé chez un végétal, obtenu simultanément par les équipes de Monsanto et Agrigenetics (USA). L'équipe de Jeff Schell et Marc Van Montagu à Gand obtient des tabacs transgéniques résistant à un antibiotique 1985 - Première plante transgénique résistante à un insecte 1987 - Première plante transgénique tolérante à un herbicide total 1988 - Première plante "pharmacienne" Première céréale transgénique (maïs) 1994 - Premier légume transgénique commercialisé (aux États-Unis). l'Administration des produits pharmaceutiques et alimentaires (FDA) autorise la mise sur le marché d'une tomate transgénique. Dénommée FlavSavr, cette tomate se conserve plus longtemps et a plus de goût que les tomates ordinaires. 1997 - Premier tabac producteur d'hémoglobine France : première autorisation de la culture transgénique : maïs résistant à la pyrale. 1999 : 40 millions d’hectares de plantes transgéniques dans le monde. 2002 : 58,7 millions d’ha de plantes transgéniques cultivées dans le monde.

CHAP V : Les plantes transgéniques

CHAP V : Les plantes transgéniques

Les croisements classiques et la transformation génétique. Lors d’un croisement classique, tous les caractères sont mélangés. Lors d’une transformation génétique, seul un caractère nouveau est apporté à la plante.

CHAP V : Les plantes transgéniques

A droite : la tomate sauvage (Lycopersicon pimpinellifolium). La tomate cultivée est issue de cette espèce sauvage qui fait environ 1 cm de diamètre. Les premières améliorations ont été réalisées par sélection et croisement génétique

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Avant – 7000 ans : présence en Amérique du Sud de la téosinte -7000 ans à 1494 : domestication du mais au Mexique. Apparition des premiers mais. 1494 à 1947 : introduction du mais en Europe par Christophe colon puis adaptation au climat 1947 à actuellement : extension des zones de culture. Apparition des premiers hybrides.

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CHAP V : Les plantes transgéniques

CHAP V : Les plantes transgéniques

I.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium 1) Description de la bactérie

CHAP V : Les plantes transgéniques

Agrobacterium à la surface d’une plante. L’adhésion est une étape obligatoire pour le transfert du T-DNA.

Agrobacterium tumesfaciens

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Galle du collet ou crown gall

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CHAP V : Les plantes transgéniques

CHAP V : Les plantes transgéniques

I.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium 1) Description de la bactérie 2) Le matériel génétique de la bactérie a) La découverte du support génétique

CHAP V : Les plantes transgéniques

Agrobacterium

CHAP V : Les plantes transgéniques

I.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium 1) Description de la bactérie 2) Le matériel génétique de la bactérie a) La découverte du support génétique b) Relation entre le plasmide et la galle du collet

CHAP V : Les plantes transgéniques

I.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium 1) Description de la bactérie 2) Le matériel génétique de la bactérie a) La découverte du support génétique b) Relation entre le plasmide et la galle du collet c) Structure du plasmide Ti

CHAP V : Les plantes transgéniques Région T-DNA

Plasmide Ti en microscopie électronique

 

Région de virulence (Vir)

Plasmide Ti

                           

Région spécifique à la bactérie : origine de réplication…

CHAP V : Les plantes transgéniques Région T-DNA

Région de virulence (Vir) Gène de catabolisme des opines

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T-DNA Cytokine Auxine

Opine

Bordure droite

Bordure gauche Le plasmide Ti

Opc : catabolisme des opines Région Vir

Origine de réplication

Plasmide Ti

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Région T DNA

ISOPENTYL ADENINE TRANSFERASE (IPT)

TRYPTOPHAN MONOOXYGENASE

NOPALINE SYNTHETASE

INDOLEACETAMIDE HYDROGENASE Synthèse des cytokines (croissance végétale) Synthèse de l’auxine (croissance végétale)

Synthèse de l’opine ( seul Agrobacterium tumefaciens possède les enzymes lui permettant d’utiliser l’opine comme source de carbone et d'azote.

La région du T-DNA

CHAP V : Les plantes transgéniques

I.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium 1) Description de la bactérie 2) Le matériel génétique de la bactérie 3) L’infection de la plante a) Stratégie de la bactérie

CHAP V : Les plantes transgéniques

I.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium 1) Description de la bactérie 2) Le matériel génétique de la bactérie 3) L’infection de la plante a) Stratégie de la bactérie b) Les étapes de l’infection

CHAP V : Les plantes transgéniques

La plante est endommagée

Des composés phénoliques sont libérés par la plante

Agrobacterium se dirige vers la « blessure » par chimiotactisme

CHAP V : Les plantes transgéniques

Les composés phénoliques libérés par les plantes blessée Lors du processus d’infection d’une plante par Agrobacterium tumefaciens, diverses molécules « signal » sont libérées par le tissu végétal blessé. Ces molécules sont, soit des composés phénoliques, soit des oses et osides, produites par le tissu végétal. Ces molécules peuvent jouer le rôle de chimioattractants et/ou d’inducteurs de gènes de virulence chez la bactérie A - acetosyringone B - coniferyl alcohol C - coniferin D - ethyl ferulate E - bromoacetosyringone

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Des composés phénoliques vont activer la protéine membranaire de la bactérie VirA. Cette activation se fait par auto-phosphorylation

CHAP V : Les plantes transgéniques

La protéine VirA activée va activée la protéine VirG par phosphorylation

CHAP V : Les plantes transgéniques

La protéine VirG activée va induire la transcription des autres gènes Vir

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La protéine VirG activée va induire la transcription des autres gènes Vir

CHAP V : Les plantes transgéniques

Les protéines VirC et virD sont des endonucléases. Elles vont couper le TDNA (un seul brin)

CHAP V : Les plantes transgéniques

Le brin de T-DNA est pris en charge par des protéines VirE. Une protéine VirD se fixe à l’extrémité de l’ADN

CHAP V : Les plantes transgéniques

Les protéines VirB forment un canal entre la bactérie et la plante. Le complexe VirE-VirD-tDNA pénètre dans la cellule végétale par ce canal

CHAP V : Les plantes transgéniques

Les protéines VirB forment un canal entre la bactérie et la plante. Le complexe VirE-VirD-tDNA pénètre dans la cellule végétale par ce canal

CHAP V : Les plantes transgéniques

Le complexe VirE-VirD-tDNA se dirige vers le noyau de la cellule

CHAP V : Les plantes transgéniques

Le t-DNA est inséré dans l’ADN de la plante

CHAP V : Les plantes transgéniques

Les oncogènes provoque la multiplication de la cellule végétale il y a production des opines.

CHAP V : Les plantes transgéniques

 

                                               

Principales étapes de l’infection d’une plante par Agrobacterium

CHAP V : Les plantes transgéniques

 

                                               

Principales étapes de l’infection d’une plante par Agrobacterium

CHAP V : Les plantes transgéniques Région T-DNA ADN génomique de la plante

Région de virulence (Vir)

Région TDNA

Région T-DNA intégrée à l’ADN de la plante

Plasmide Ti

Région spécifique à la bactérie : origine de réplication…

Région T-DNA intégrée à l’ADN de la plante

Multiplication cellulaire

Synthèse des opines

Principales étapes de l’infection d’une plante par Agrobacterium

CHAP V : Les plantes transgéniques



 

Infection d’une plante    : Agrobacterium « infecte » la cellule végétale. Elle transfert son ADN-T  : l’ADN-T s’intègre dans l’ADN génomique de la plante  : il y a multiplication anarchique des cellules. Formation de la galle du collet

 

Principales étapes de l’infection d’une plante par Agrobacterium

CHAP V : Les plantes transgéniques

I. II.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique

CHAP V : Les plantes transgéniques

I. II.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique 1) Les contraintes lors de la transformation de la plante

CHAP V : Les plantes transgéniques

Infection par Agrobacterium (recombinant ou non recombinant)…

Le gène est présent uniquement dans les cellule de la galle du collet

Production d’une cellule transgénique par infection naturelle de la plante

CHAP V : Les plantes transgéniques Infection par Agrobacterium

Infection par Agrobacterium d’une cellule végétale Culture des cellules sur milieu nutritif

Suspension de cellules végétales

Call

Développement de cellules différenciées

Formation de call (amas de cellules indifférenciées)

Culture des cellules sur milieu nutritif + hormones végétales

Développement d’une plante

Production d’une plante transgénique

CHAP V : Les plantes transgéniques

Production d’une plante transgénique

CHAP V : Les plantes transgéniques



 

 

 

Au laboratoire   On cherche à obtenir des plantes entièrement transformées (pas seulement quelques cellules) et par un gène bien précis    : on insère dans l’ADN-T un gène bien précis : le vecteur recombinant est réintroduit dans Agrobacterium : Agrobacterium « infecte » la cellule végétale. Elle transfert son ADN-T : on induit une multiplication des cellules (par apport d’hormones végétales) = culture in vitro : il y a formation de cal : à partir des cals, on développe des plantes entières



 

Production d’une plante transgénique

CHAP V : Les plantes transgéniques

Production d’une plante transgénique

CHAP V : Les plantes transgéniques

I. II.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique 1) Les contraintes lors de la transformation de la plante 2) Les modifications du plasmide Ti

CHAP V : Les plantes transgéniques

CHAP V : Les plantes transgéniques

Production d’une plante transgénique

CHAP V : Les plantes transgéniques

Des gènes "marqueurs" sont associés au transgène, afin de permettre la mise en évidence des tissus végétaux dans lesquels ce transgène a été introduit. Ces gènes marqueurs peuvent conférer à la plante la résistance à un facteur de sélection (par exemple la résistance aux antibiotiques), ou lui apporter une caractéristique facilement identifiable dans une expérience de laboratoire. L'utilisation de gènes marqueurs permet d'identifier le tissu dans lequel le transgène a été introduit et qui a permis de régénérer des plantes entières, permettant ainsi de réduire les coûts de production et la quantité de travail nécessaires   Les zones bleues démontrent que le gène 'marqueur' introduit (transgène), s'exprime dans des embryons de riz

CHAP V : Les plantes transgéniques

Production d’une plante transgénique

CHAP V : Les plantes transgéniques

I. II.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique 1) Les contraintes lors de la transformation de la plante 2) Les modifications du plasmide Ti 3) La transformation du végétal

CHAP V : Les plantes transgéniques

CHAP V : Les plantes transgéniques

I. II.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique 1) Les contraintes lors de la transformation de la plante 2) Les modifications du plasmide Ti 3) La transformation du végétal 4) Les nouvelles stratégies a) La technique par recombinaison

CHAP V : Les plantes transgéniques

Technique par recombinaison

CHAP V : Les plantes transgéniques

I. II.

Introduction Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique 1) Les contraintes lors de la transformation de la plante 2) Les modifications du plasmide Ti 3) La transformation du végétal 4) Les nouvelles stratégies a) La technique par recombinaison b) Technique du vecteur binaire

CHAP V : Les plantes transgéniques

Système binaire

CHAP V : Les plantes transgéniques SYSTEME BINAIRE

PLASMIDE POSSEDANT LA REGION VIR

PETIT PLASMIDE Région T-DNA

Responsable du transfert du TDNA localisé sur le petit plasmide

Marqueur de transformation de plante

Sélection de la plante transformée par le T-DNA

Cassette de clonage

Origine de réplication chez E. coli

Multiplication du plasmide chez Coli

Permet d’insérer le gène dans la région TDNA

Système binaire

Origine de réplication chez Agrobacterium

Multiplication du plasmide chez Agrobacterium

Gène de résistance à un antibiotique

Sélection des bactéries transformées par le plasmide

CHAP V : Les plantes transgéniques

Marqueur de sélection chez la plante

Gène d'intérêt

Bordure droite

Bordure gauche

ADN-T Marqueur de sélection bactérien

Vecteur binaire

Origine de réplication Coli

Origine de réplication Agrobacterium

Système binaire

CHAP V : Les plantes transgéniques

RégionVir

Plasmide Ti désarmé

Origine de réplication

Système binaire

Utilisation de la nopaline

CHAP V : Les plantes transgéniques

Système binaire

CHAP V : Les plantes transgéniques Introduction I. Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium II. Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique III. Les autres techniques de transformation de plantes 1) Les vecteurs viraux

CHAP V : Les plantes transgéniques

Les caulimovirus sont des virus phytopathogènes transmis de plante à plante par les aphides (pucerons) selon un mode non circulant, en utilisant la stratégie "facteur d'aide à la transmission", FAT. Les virions ne sont pas ingérés par l'insecte, mais restent fixés à la cuticule qui recouvre les pièces buccales et l'appareil digestif antérieur. La liaison virusvecteur est assurée par une ou plusieurs protéines virales n'appartenant pas à la capside du virion. Le virus de la mosaïque du chou-fleur (CaMV), est le plus connu des caulimovirus

Les systèmes viraux

CHAP V : Les plantes transgéniques

Les geminivirus

CHAP V : Les plantes transgéniques

Les geminivirus : suivi de l’infection d’une plante à l’aide d’un geminivirus portant le gène GFP

CHAP V : Les plantes transgéniques Introduction I. Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium II. Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique III. Les autres techniques de transformation de plantes 1) Les vecteurs viraux 2) La voie des protoplastes

CHAP V : Les plantes transgéniques

Obtention d’un protoplaste

CHAP V : Les plantes transgéniques Introduction I. Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium II. Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique III. Les autres techniques de transformation de plantes 1) Les vecteurs viraux 2) La voie des protoplastes 3) La biolistique

 

                                  

CHAP V : Les plantes transgéniques

Transformation des cellules végétales des explants Sélection d’une plante traditionnelle pour fabriquer des explants

Plantes transgéniques

Culture des cellules transformées (call)

CHAP V : Les plantes transgéniques Introduction I. Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium II. Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique III. Les autres techniques de transformation de plantes IV. Importance de la transgénèse végétale 1) Les domaines d’applications de la transgénèse végétale a) Dans le domaine agronomique

CHAP V : Les plantes transgéniques La pyrale

  La pyrale est actuellement l'insecte nuisible au maïs le plus fréquemment rencontré.   A l'état adulte, la pyrale du maïs est un papillon de 25 mm d'envergure qui dépose généralement sa ponte à la face intérieure des feuilles encore rassemblées en cornet. La durée d'incubation des oeufs varie de 5 à 15 jours suivant la température ambiante.   Après leur éclosion, les chenilles "vagabondent" sur la plante en cherchant à entrer à l'intérieur du cornet. Elles s'alimentent alors du limbe des jeunes feuilles encore repliées, ce qui provoque des perforations régulières symétriques par rapport à la nervure médiane.   La présence des larves de pyrale provoque l'échaudage des épis du fait de l'affaiblissement de la plante et des difficultés de circulation de la sève : il en résulte des difficultés de récolte, des pertes de temps et des chutes d'épis. Par ailleurs, les orifices de pénétration favorisent le développement d'agents pathogènes responsables de pourritures. La pyrale en France est responsable de pertes de rendement de l'ordre de 3 à 7% /ha, même avec un traitement chimique.

CHAP V : Les plantes transgéniques Fiche d’identité de Bacillus thuringiensis

   Le nom Bacillus thuringiensis (Bt) a été introduit en 1911 par le biologiste allemand E. Berliner, pour décrire la bactérie pathogène trouvée dans des pupes d'insectes familiers des silos à grains en Thuringe. Cette bactérie avait déjà été identifiée en 1901 par le japonais S. Ishiwata comme étant l'agent responsable d'une maladie touchant les élevages de vers à soie ( Bombyx mori).   C'est une bactérie Gram-positive qui fait partie du groupe des bactéries à endospores. Bt est très proche phylogénétiquement de B. cereus et B. anthracis, et certains auteurs pensent qu'il s'agit de 3 variétés d'une seule espèce. Les souches de Bt sont classées en sous-espèces (= variétés de Bt) en fonction de la nature des antigènes des flagelles des cellules végétatives (sérotype flagellaire).   Elle est très commune dans les sols et on la rencontre occasionnellement à la surface des feuilles ce certaines plantes. Elles se rencontre très fréquemment dans les greniers et les silos à grains (dans lesquels les conditions climatiques stables, l’obscurité et l’abondance de larves d’insectes sont des facteurs favorables à sa multiplication).

CHAP V : Les plantes transgéniques Cycle de multiplication de Bacillus thuringiensis

  2 phases :   Végétative : multiplication des cellules de manière exponentielle stationnaire : phase durant laquelle il peut y avoir différenciation cellulaire (sporulation). C’est durant cette phase qu’est produite la toxine sous forme de cristaux

CHAP V : Les plantes transgéniques Mode d’action de la toxine Les toxines produites par Bacillus thuringiensis sont appelées protéines Cry ou d-endotoxine. A retenir : • Chaque toxine possède un spectre d’insecte cibles spécifiques • Une bactérie peut produire une à cinq toxines différentes • Des souches différentes peuvent produire les mêmes types de toxine • Les souches de même sérotype flagellaire peuvent produire des toxines différentes • Les gènes codant pour ces toxines sont localisés le plus souvent sur des plasmides de grande taille. Ces plasmides sont conjugatifs. Le gène codant pour la synthèse de la toxine peut donc être transféré dans d’autres souche de Bt. De plus, on a constaté que certains de ces gènes étaient intégrés dans le génome de la bactérie par suite d’évènements de transposition. • Ces endotoxines sont des protoxines : elles doivent être activées dans le tube digestif de l’insecte par des protéases.

CHAP V : Les plantes transgéniques Crystal

Dissolution du crystal et activation de la toxine

Fixation de la toxine sur des récepteurs de l’épithélium intestinal

δ Endotoxine Pro-toxine Récepteur Spore

Toxine activée

Germination des spores et prolifération des bactéries

Perforation

CHAP V : Les plantes transgéniques Utilisation de Bacillus thuringiensis comme biopesticide

  Le biopesticide issus de Bacillus thuringiensis est constitué d’un mélange de spores et de cristaux protéiques. Ce mélange est obtenu après mise en culture, croissance et sporulation dans un fermenteur. Ce biopesticide est surtout utilisé dans le Nord des USA (globalement, il ne représente que 2 % des insecticides totaux).  Ce produit offre de nombreux avantages par rapport aux produits phytosanitaires : -          Aucune menace pour l’environnement, le consommateur et le producteur -          Coûts de développement réduits -          Taux de découverte de nouvelles souches élevé -          Homologation de nouveaux produits simple, rapide et peu coûteuse   Il existe quelques désavantages ou contraintes : -          Le fait que la bactérie sporule peut paraître comme néfaste pour certains pays (Allemagne, Japon). Par génie génétique, on cherche à créer des bactéries non sporulantes -          Certaines cellules végétatives synthétisent une toxine à large spectre pouvant être toxique pour l’homme -          Une trop forte spécificité d'hôte posant problème pour les cultures attaquées par divers ravageurs et pour la rentabilité de l'industriel -          Une durée de vie trop faible car les toxines sont rapidement dégradées par les UV -          Une dégradation par les micro-organismes du sol -          La difficulté d'atteindre certains insectes qui se nourrissent au niveau des racines, de la sève, ou qui se développent à l'intérieur des tissus de la plante.

CHAP V : Les plantes transgéniques Implication du génie génétique

  Le problème principal de l’utilisation de Bt en tant que biopesticide est que la toxine produite sous forme de cristal est rapidement détruite dans l’environnement. Le pesticide biologique est donc efficace mais très peu de temps. De plus, la présence de spores peut présenter des risques pour la santé. Plusieurs voies de recherche sont en cours :   -          Transgénèse chez des bactéries non sporulantes (genre Pseudomonas) : afin de lutter contre certains ravageurs foliaires ou racinaires, des Pseudomonas ont été transformés pour produire des toxines protégées en quelque sorte de l'environnement, mais les Etats Unis n'ont pas autorisé la libération de ces micro-organismes transgéniques; ces Pseudomonas sont donc tués avant utilisation et forment une espèce de capsule protectrice pour la toxine.   -          Transgénèse chez une  bactérie Clavibacter xyli subsp. cynotontis : ce pathogène qui envahit les tissus conducteurs de la plante y libère la toxine, il peut s'agir d'une manière de transformer la plante lorsque d'autres méthodes échouent.   -          Transgénèse chez des algues unicellulaires et cyanobactéries : afin d'améliorer la survie de Bt dans l'eau et son maintien dans la zone superficielle où s'alimentent les larves de moustiques, on peut envisager de transformer ces organismes qui vont être consommés par ces larves   -          Transgénèse chez une plante supérieure : celle-ci serait capable de produire dans toutes ses cellules une substance la protégeant d'un ravageur. Le pesticide devient donc systémique : il protège la plante entière et les ravageurs sont exposés à la toxine dès les stades où ils y sont le plus sensible. Il s’agit du maïs transgénique. L’information génétique codant pour la toxine est introduite dans une cellule végétale Agrobacterium tumefaciens, biolistique…).

CHAP V : Les plantes transgéniques Lignées de maïs sont actuellement autorisées à la mise en culture en France : Le maïs 176 (société Novartis) résistant à la pyrale (insecte ravageur). C'est celui-ci qui a été cultivé en France sur 1 965 hectares en 1998 Le maïs MON 810 (société Monsanto) résistant à la pyrale et à la sésamie (2 insectes ravageurs) Historique de l’utilisation de Bacillus thuringiensis en tant que biopesticide 1911 : identification de la bactérie comme agent entomopathogène par Berliner 1928 : lancement d’un projet en Europe afin d’utiliser Bacillus thuringiensis comme biopesticide contre le pyrale du maïs Année 60 : plusieurs formulations industrielles sont produites aux USA et en URSS 1970 : H Dulmage et C. Beegle assemblent la première collection de souches de Bt, comprenant notamment la souche HD-1, très utilisée par la suite comme biopesticide 1977 : isolement de la première souche de Bt toxique envers des moustiques, alors qu'on ne connaissait jusque là que des souches toxiques pour les Lépidoptères 1981 : clonage du premier gène codant pour une protéine Cry 1983 : isolement d'une souche de Bt toxique envers certains Coléoptères. La découverte de nouvelles souches de Bt actives sur d'autres cibles que les Lépidoptères a favorisé la mise en place de programmes de screening : prospection de souches et recherche des couples souche-cible(s) 1991 : on estime à 40 000 le nombre de souches de Bt isolées ; arrivée sur le marché des premières plantes transgéniques synthétisant des toxines

CHAP V : Les plantes transgéniques  

Le blé résistant aux maladies fongiques

Pour diminuer les pertes dues aux attaques fongiques sur les céréales, on utilise :   -                 La résistance naturelle des plantes -                 La variation des pratiques culturales -                 Les traitements antifongiques -                 L’ingénieurerie génétique   Dans ce denier cas, on intègre au patrimoine génétique de la plante une nouvelle information lui permettant de développer une résistance vis-à-vis d’une maladie fongique.   Ex : pour diminuer l'impact d'une maladie fongique appelée charbon du blé et causé par le champignon Tilletia tritici. Leur idée a été d'intégrer, dans le génome du blé, le gène d'un virus infectant les champignons. Ce gène code pour la protéine KP4 (Killing Protein 4) qui inhibe le développement fongique. La transformation a abouti à la production de molécules antifongiques dans toute le plante. L'activité antifongique est stable au cours des générations et  et permet de réduire de manière significative les attaques.

Tilletia tritici

CHAP V : Les plantes transgéniques  

Augmentation du rendement

Dans la mesure où un important accroissement des surfaces cultivées en riz demeure peu probable, puisqu'au mieux les surfaces vont plutôt diminuer du fait de l'urbanisation et de l'industrialisation, de nouvelles stratégies de création de variétés de riz à plus fort rendement en grain sont considérées comme de la plus grande importance par l'Institut International de Recherche sur le Riz (IRRI). Par ailleurs, les programmes mondiaux de recherche sur le riz suggèrent que l’on s’approche des limites d'accroissement du rendement par des méthodes conventionnelles, et montrent que tous les efforts visant à un accroissement de la productivité par sélection classique se heurtent à de sérieuses difficultés.   Le rendement en grains est la résultante de deux processus: la photosynthèse, qui produit les hydrates de carbone, et le partage des allocations qui détermine la quantité d'hydrates de carbone emmagasinés dans le grain. Les principales approches utilisées pour pallier à ces difficultés sont les suivantes:   •                 Modification du niveau des hormones endogènes (auxines et cytokinines, connues pour jouer un rôle déterminant dans le remplissage du grain chez les céréales), en introduisant par la technique Agrobactérium des gènes codant pour les enzymes qui contrôlent la biosynthèse de ces hormones. Le développement du grain est associé à des flux successifs d'hormones : une vague de cytokinine provoque un accroissement rapide du nombre de cellules du jeune grain et une vague d'auxine entraîne une accumulation massive d'hydrates de carbone et de protéines. •                 Retarder le vieillissement (la sénescence) des feuilles, en introduisant des gènes codant des protéines de la voie de biosynthèse des cytokinines, afin d'augmenter la teneur en hormones dans les feuilles à un stade où ordinairement elles commencent à flétrir. Ainsi, en prolongeant la durée de production d'hydrates de carbone dans les feuilles par photosynthèse, on accroît la quantité de ces molécules accumulées dans le grain.

CHAP V : Les plantes transgéniques « Parmi les gènes introduits dans le maïs transgénique de Novartis, autorisé à la culture en France, se trouve un gène de résistance à un antibiotique commun, l'ampicilline. Ce gène est un marqueur, c'est-à-dire qu'il permet d'identifier les plantes ayant intégré les gènes d'intérêt (de synthèse de la toxine Bt dans le cas du maïs). Ce gène n'a ensuite plus aucune fonction, mais Novartis n'a pas jugé utile de l'extraire des plantes transgéniques. Les études menées par l'OMS (Organisation Mondiale de la Santé) sur les antibiotiques montrent que ceux-ci deviennent de moins en moins efficaces, les bactéries qui y sont soumises devenant insensibles au bout d'un certain temps. De nombreux scientifiques craignent que la dissémination de gènes de résistance aux antibiotiques à partir des plantes génétiquement manipulées n'accélère ce processus entraînant l'apparition de bactéries pathogènes contre lesquels les antibiotiques seraient impuissants » Michael Curti et Luca Willig

CHAP V : Les plantes transgéniques Introduction I. Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium II. Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique III. Les autres techniques de transformation de plantes IV. Importance de la transgénèse végétale 1) Les domaines d’applications de la transgénèse végétale a) Dans le domaine agronomique                         b) Dans le domaine alimentaire

 

CHAP V : Les plantes transgéniques La tomate de Flavr Savr mûrit sur le plant- ayant pour résultat une plus grande saveur. Elle est modifiée de sorte qu'elle reste ferme après récolte.

La tomate traditionnelle doit être moissonnée tandis qu'elle est encore verte et ferme de sorte qu'elle ne soit pas écrasée sur le chemin au supermarché.

La tomate traditionnelle est pulvérisée avec l'éthylène après l'expédition pour induire la maturation.

CHAP V : Les plantes transgéniques Amélioration de la qualité de l’huile de Colza

  L'introduction de gènes de désaturases dans les plantes oléagineuses permet d'augmenter la proportion d'acides gras insaturés, particulièrement recherchés en alimentation humaine pour diminuer les risques cardio-vasculaires   • L’introduction d’une copie antisens du gène de la ∆9 désaturase dans le colza permet l’hybridation de l’ARN messager sens de l’enzyme avec l’ARNm antisens codé par le gène introduit artificiellement. L’expression du gène natif est ainsi inhibée et l’huile produite sera enrichie en acide stéarique (35% au lieu de 1%). • La production d’acide gamma linolénique a été obtenue chez le colza par introduction du gène codant pour la ∆6 désaturase de la bourrache.

CHAP V : Les plantes transgéniques Introduction I. Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium II. Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique III. Les autres techniques de transformation de plantes IV. Importance de la transgénèse végétale 1) Les domaines d’applications de la transgénèse végétale a) Dans le domaine agronomique b) Dans le domaine alimentaire c) Dans le domaine industriel

CHAP V : Les plantes transgéniques Introduction I. Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium II. Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique III. Les autres techniques de transformation de plantes IV. Importance de la transgénèse végétale 1) Les domaines d’applications de la transgénèse végétale a) Dans le domaine agronomique b) Dans le domaine alimentaire c) Dans le domaine industriel d) Dans le domaine de la santé

CHAP V : Les plantes transgéniques  

La pomme de terre vaccin

Afin de lutter contre les maladies virales, il est courant de produire des antigènes de surface du virus par des levures modifiées ce qui permet d’obtenir des quantités suffisantes pour élaborer un vaccin (exemple contre l’hépatite B qui infecte actuellement deux milliards de personnes dans le monde). Malheureusement, le système enzymatique des levures catalysant les modifications post-traductionnelles ne permettent pas une production de l’antigène sous sa forme native (il est nécessaire de compléter la maturation de la protéine par des réactions chimiques).   Les plantes possèdent deux gros avantages :   -                 Un arsenal enzymatique permettant toutes les modifications post traductionnelles -                 Une consommation orale du vaccin directement via la plante   On a donc modifiées génétiquement des plants afin que les Ag de surface de l’hépatite B soient exprimés à la surface de la pomme de terre. Des souris ayant consommés périodiquement cet OGM ont développé une réponse immunitaire anti-virus hépatite B. L'immunisation orale semble résulter de l'activation des tissus lymphoïdes dans l'intestin. Lors de ces administrations orales, des adjuvants sont souvent ajoutés afin de réduire la dégradation des protéines d'intérêt. Dans le cas de la pomme de terre, il semble que le tubercule puisse servir à l'avenir d'adjuvant puisqu'il contient des inhibiteurs de protéinases

CHAP V : Les plantes transgéniques Introduction I. Étude physiologique et génétique d’Agrobacterium II. Utilisation d’Agrobacterium en génie génétique III. Les autres techniques de transformation de plantes IV. Importance de la transgénèse végétale 1) Les domaines d’applications de la transgénèse végétale 2) Le marché des OGM

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CHAP V : Les plantes transgéniques Superficie mondiale d’OGM. Répartition par caractère génétiquement modifié

Pays

Superficie en millions d’hectare 96

97

98

99

Caractère qualité

< 0,04

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Résistance aux insectes et tolérance aux herbicides

0

< 0,1

0,3

2,8

Résistance aux insectes

1,05

4

7,7

8,8

Tolérance aux herbicides

0,65

7

19,8

28,4

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Carte OGM 1998

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Carte OGM 1999

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Carte OGM 2000

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Carte OGM 2000 version non gouvernementale

Carte OGM 2000 version gouvernementale