L’amélioration génétique conventionnelle des cultures, aidée par la biotechnologie ou non, suppose l’identification de mutations avantageuses sur le plan agricole (qu’elles soient spontanées ou provoquées) et le déplacement du gène modifié dans la lignée de culture réussie. Au Canada, toutes les améliorations génétiques des cultures sont considérées comme étant de la modification génétique, car elles modifient le génome de la plante. D’autre part, la définition du génie génétique est plus restreinte; il s’agit de la modification génétique aidée d’une technique en laboratoire qui permet l’ajout direct ou la suppression directe d’un gène. Le génie génétique fait appel à des molécules d’ ADN recombinant ou à des séquences d’ADN qui ont été reconstituées en laboratoire. Souvent, l’ADN recombinant (ADNr) combine les gènes, des parties de gènes ou d’autres séquences d’ADN utiles de différentes espèces.

Avec tous les outils modernes de biotechnologie qui sont accessibles aux phytogénéticiens, pourquoi se donner la peine de faire du génie génétique? L’amélioration génétique conventionnelle des cultures, bien qu’elle réussisse extrêmement bien, connaît ses limites; elle exige beaucoup d’efforts et de temps et elle est souvent inefficace. L’introgression de gènes par rétrocroisement permet de transférer des gènes liés, ce qui peut parfois avec des conséquences négatives sur la plante cultivée. Autrement dit, il peut s’avérer difficile sur le plan technique de transférer strictement le gène désiré par rétrocroisement (même avec l’avantage d’un marqueur d’ADN) et le scénario de réussite serait que les gènes liés cotransférés n’aient pas de conséquences néfastes. Aussi, les traits qui peuvent être transférés par amélioration génétique conventionnelle se limitent à ceux que l’on retrouve dans les mêmes espèces ou, rarement, dans celui qui est étroitement lié et par conséquent, sexuellement compatible. Par exemple, le triticale est un grain issu du croisement du blé (Triticum sp.) et du seigle (Secale sp.), deux cultures qui sont assez étroitement liées pour le croisement.

Le génie génétique contourne ces restrictions en transférant directement un ou quelques gènes dans les cultures ciblées. Surtout, il n’est pas nécessaire que les gènes soient de la même espèce, car le code génétique est universel. Les génomes de tous les êtres vivants sont encodés à l’aide d’ADN et l’ADN est compatible sur le plan moléculaire, peu importe s’il vient d’une plante de soya, de tomate ou d’une bactérie. Le terme culture transgénique est parfois utilisé au lieu de parler de culture génétiquement modifiée. Un transgène est un gène qui a été transféré d’une variété, d’une lignée ou d’une espèce à une autre. Ceci peut se produire naturellement, mais c’est plus souvent le résultat du génie génétique.

Leçon intensive sur le fonctionnement du génie génétique

Pour en apprendre davantage sur le fonctionnement du génie génétique des cultures, examinons l’exemple du soya tolérant aux herbicides, mentionné dans l’étude de cas sur les aliments génétiquement modifiés. Les agriculteurs luttent constamment contre les mauvaises herbes, qui rivalisent avec les cultures pour l’eau et les éléments nutritifs, hébergent des pathogènes, contaminent leurs récoltes par des graines de mauvaises herbes et réduisent la qualité des cultures. Les deux méthodes principales pour se débarrasser des mauvaises herbes sont le labourage, qui remue la terre et enfouit les mauvaises herbes, puis l’application d’herbicides, qui sont des produits chimiques qui tuent les plantes. Les herbicides à large spectre, qui sont utiles parce qu’ils tuent la plupart des mauvaises herbes, tuent aussi les plantes cultivées. Le soya est une culture de plus en plus importante au Canada; la majeure partie du soya qui est cultivé pour usage commercial a été génétiquement modifié pour être résistant à un genre d’herbicides à large spectre que l’on appelle le glyphosate.

L’avantage du soya tolérant aux herbicides est qu’un champ complet peut être traité aux herbicides pour enrayer les mauvaises herbes efficacement sans endommager les plantes de culture. Mais comment cela est-il possible?

Le glyphosate tue les plantes en bloquant l’activité d’une enzyme qui est requise pour la biosynthèse de certains aminoacides. L’enzyme s’appelle 5-énolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (qui, heureusement, a été abrégée comme ceci : EPSPS); on la retrouve dans toutes les plantes et bactéries et dans tous les champignons. L’une des souches des bactéries des sols, soit l’agrobactérie, comporte une forme de l’enzyme EPSPS qui n’est pas bloquée par le glyphosate, donc la bactérie résiste à ce produit chimique. Le gène exprimant cette version tolérante au glyphosate de l’EPSPS a été transféré de l’agrobactérie aux plantes de soya pour créer du soya tolérant aux herbicides. Cette EPSPS tolérante aux herbicides et issue de l’agrobactérie est un transgène dans le soya. (Pour de plus amples renseignements au sujet du soya tolérant aux herbicides, voir le document d’information sur la culture du soya au Canada.)

Les cultures tolérantes aux herbicides rendent la vie plus facile aux agriculteurs en ce qui a trait à la lutte contre les mauvaises herbes, mais il existe aussi d’autres avantages. Le glyphosate est considéré comme non toxique pour les animaux, et par conséquent pour les êtres humains, parce que les animaux n’ont pas l’enzyme cible EPSPS. Le glyphosate se dégrade aussi rapidement dans l’environnement, donc il ne contamine pas les eaux souterraines. Le succès commercial des cultures tolérantes aux herbicides signifie que le glyphosate a remplacé les herbicides qui sont beaucoup plus toxiques, avec des conséquences néfastes sur l’environnement et peut-être des conséquences néfastes sur la santé des agriculteurs. Un autre avantage des cultures tolérantes aux herbicides est un accroissement de l’agriculture nécessitant peu ou pas de labourage, qui s’explique par un besoin décroissant de labourer les terres pour lutter contre les mauvaises herbes. Le labourage par tracteur trouble la couche arable riche, augmente l’érosion du sol et contribue aux émissions de gaz à effet de serre à cause de la consommation de combustibles fossiles. L’agriculture nécessitant peu ou pas de labourage laisse une plus petite empreinte écologique.

Voici les étapes principales qui font partie du génie génétique des plantes de culture (voir la figure 1 pour une représentation graphique) :

  1. Extraire l’ADN d’un organisme comportant un trait agricole désirable.
  2. Isoler le gène responsable du trait et le reproduire dans une cellule hôte. Ce processus s’appelle le clonage et les bactéries sont généralement utilisées comme cellules hôtes pour l’amplification génique.
  3. Insérer le gène dans un plasmide; il s’agit d’une pièce d’ADN, habituellement circulaire, que l’on peut reproduire en des microorganismes sans être intégrés dans un chromosome. Un plasmide est une sorte de vecteur, qui au fond est un système de livraison des gènes. Les plasmides peuvent aussi comporter des séquences d’ADN que l’on appelle des éléments régulateurs qui contrôlent le moment où le gène est exprimé pendant le développement de la plante et dans quelle(s) partie(s) de la plante (feuilles, fruit, graines, etc.).
  4. Faire plus de copies du plasmide en l’amplifiant dans une cellule hôte, qui est souvent une bactérie.
  5. Insérer le plasmide dans les cellules de la plante, ce qui se fait habituellement par transformation biolistique ou transformation fondée sur agrobactérie. La transformation est le processus par lequel l’ADN étranger est pris, intégré et exprimé dans ces cellules non animales. La transformation biolistique fait appel à un pistolet à gènes pour tirer des particules métalliques enduites de plasmide dans les cellules végétales. Les agrobactéries peuvent facilement transférer des parties de leur ADN à des cellules végétales (cela se produit naturellement), donc elles servent en laboratoire pour transférer les plasmides.
  6. Cerner les cellules végétales qui ont réussi à intégrer l’ADN plasmide dans leur génome.
  7. Faire pousser des plantes complètes à partir des cellules végétales, sélectionner des plantes de haute qualité et effectuer des rétrocroisements avec le gène modifié pour en faire une souche à usage commercial rentable.

Figure 1 : Étapes principales du soya génétiquement modifié tolérant aux herbicides
Bien lire le texte pour la description de chaque étape. L’ADN surligné en jaune représente le gène de l’enzyme tolérante au glyphosate, la HT-EPSPS. Les éléments régulateurs d’ADN présents dans le plasmide comprennent des séquences pour contrôler l’amplification du plasmide dans les bactéries et les séquences pour contrôler le moment et l’emplacement de l’expression de la HT-EPSPS dans les plantes de soya. Les éclairs orange représentent la transformation biolistique à l’aide d’un « pistolet à gènes ». Les cellules de plantes de soya qui n’intègrent pas le gène HT-EPSPS sont tuées par leur exposition au glyphosate (N). Les cellules dont la transformation est réussie survivent et peuvent former des plantes complètes (J).

La transformation de cellules végétales, qu’elle soit biolistique ou fondée sur agrobactérie, est un processus inefficace. La vaste majorité des cellules n’intégreront pas l’ADN plasmide dans leur génome. Pour cerner les cellules transformées, on utilise un agent de sélection spécifique qui fait partie du plasmide. Dans le cas d’un plasmide qui livre un gène tolérant aux herbicides, ce dernier agit en tant qu’

agent de sélection spécifique

. Quand des cellules végétales sont exposées aux herbicides, les seules qui survivent sont celles qui ont intégré le gène tolérant aux herbicides. Une autre option est d’inclure un gène sur le plasmide qui confère une résistance aux antibiotiques. Si des cellules végétales sont exposées aux antibiotiques, cela sélectionnera les cellules transformées. (Pour de plus amples renseignements sur les enjeux entourant les agents de sélection spécifique et leurs options, veuillez lire le document d’information sur la réglementation et l’étiquetage des aliments génétiquement modifiés.)


Voici une comparaison rapide de l’amélioration conventionnelle des cultures et du génie génétique. Ces deux méthodes se ressemblent, car dans les deux cas, il s’agit de modifier le génome des plantes de culture pour y incorporer des traits désirables. L’amélioration génétique conventionnelle peut transférer des gènes altérés (mutés) à l’intérieur de la même espèce de semence ou entre des espèces très étroitement reliées, mais le génie génétique peut ajouter des gènes de n’importe quelle espèce. Grâce à l’amélioration génétique conventionnelle, on peut transférer de nombreux gènes en plus de celui qui encode le trait désirable, mais le génie génétique en transfère un seul ou quelques-uns seulement.

Nous nous sommes servis de la tolérance aux herbicides en tant qu’exemple de cultures vivrières génétiquement modifiées, mais beaucoup plus de traits ont été modifiés, comme la résistance aux insectes et aux virus, la tolérance à la sécheresse et le contenu nutritif altéré ou amélioré. Le tableau 1 donne un aperçu de plusieurs cultures génétiquement modifiées, dont bon nombre d’entre elles qui poussent un peu partout et d’autres que l’on est en train de développer. Aussi, le document d’information sur la culture du soya au Canada comporte de plus amples renseignements sur les différentes sortes de soya génétiquement modifié qui poussent ici.

L’équipe des services d’éducation

Ce contenu est fourni par l'équipe des services d'éducation de Parlons sciences.


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Avatar  MOHAMED ALI AHAMADA

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