Les OGM : Organismes Génétiquement Modifiés

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Cours
Julien

Par Julien

Mise à jour le 15-04-2011

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L’histoire des OGM a commencé il y a moins de trente ans avec la première bactérie transformée en 1973. Le premier végétal génétiquement modifié, ou transgénique, est apparu en 1983. Ils représentent aujourd’hui un véritable débat de société. En effet, si les avantages des OGM sont nettement mesurables, les risques liés à leur consommation sont encore peu connus par la population.

Or, une très forte croissance de ces derniers est prévue d’ici à 2006. Et ce sont de plus en plus les caractéristiques nutritives des plantes qui seront modifiées (par exemple l’augmentation de vitamine A dans le riz). Il est donc important de s’interroger sur notre consommation d’OGM et de mettre en place des dispositifs de sécurité, de détection, tant que nous ne connaîtrons pas leurs véritables conséquences sur l’Homme et son environnement.

Ainsi après avoir décrit les techniques d’obtention d’organismes génétiquement modifiés, puis les moyens de détection utilisés pour des produits de consommation courante, nous analyserons les avantages et les risques liés à la fabrication et à la consommation d’OGM.

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Plan du document :

 

I. La fabrication d'un OGM

     A. Notions importantes en biologie
     B. Techniques de transfert direct
     C. Techniques de transfert indirect

 

II. Comment détecter les OGM ?

     A. La réaction de polymérisation en chaîne
     B. La détection au niveau des protéines
     C. La puce à ADN, une clé pour l'avenir

 

III. Les risques et les avantages des OGM

     A. Les risques
     B. Les avantages des OGM

 

 

Conclusion

 

 

I. La fabrication d'un OGM

Dans cette première partie, nous allons voir différents procédés qui permettent aujourd'hui aux scientifiques d'obtenir des organismes génétiquement modifiés. Cependant, la compréhension de ces techniques nécessite quelques notions de biologie

 

A. Notions importantes en biologie 

1. La cellule 

La cellule étant la plus petite unité du vivant. Tout organisme se compose d'une ou plusieurs cellules, ce nombre pouvant atteindre plusieurs milliards. Cependant, selon les organismes, les cellules peuvent présenter certaines différentces dans leur structure. En effet, la cellule végétale se distingue de la cellule animale notamment grâce à sa paroi cellulaire, mais les éléments principaux, tels que le noyau et la membrane plasmique, se retrouvent dans les deux types de cellules, comme le montrent les schémas suivants. 

> Voir schéma

 

2. Le protoplaste 

La paroi cellulaire donne sa forme et sa rigidité à la cellule végétale. Si on ôte cette membrane de ma cellule, il ne lui reste alors que la membrane plasmique, qui renferme le cytoplasme, la vacuole et le noyau. Cette cellule est maintenant un protoplaste. Celui-ci prend une forme sphérique, il pourra retrouver sa forme d'origine en reformant une nouvelle paroi. 

> Voir schéma

 

3. L'Acide désoxyribonucléique

L'Acide désoxyribonucléique, plus communément appelé ADN, est une macromolécule présente dans les cellules de tous les êtres vivants. Quand les cellules se divisent, cet ADN se reproduit à l'identique : toutes les cellules d'un individu contiennent le même ADN et celui-ci est spécifique à l'individu concerné, ce qui explique l'unicité des êtres vivants. 

Chez les animaux et les végétaux, l'ADN se trouve dans le noyau des cellules. C'est lui qui contient toute l'information nécessaire au bon fonctionnement de la cellule. L'ADN est formé de deux brins enroulés en hélice. Chaque brin est constitué d’un enchaînement de nucléotides qui diffèrent par une de leurs molécules, que l’on appelle « bases ». Il existe quatre bases différentes : adénine (A), thymine (T), guanine (G) et cytosine (C). Elles maintiennent ensemble les deux brins de l’ADN (A d’un brin "s’associe" toujours avec T sur l’autre brin, et C toujours avec G).

> Voir schéma

 

4. Le gène 

Un gène est un  « morceau » de l'ADN contenu dans le noyau de nos cellules et qui porte le plan de fabrication d'une protéine. Les gènes sont porteurs des informations relatives aux caractéristiques d'un individu (la couleur des yeux par exemple). L'homme possède environ 30000 gènes. Certaines espèces animales et végétales ont plus de gènes que l'homme. 

Maintenant que nous avons défini les éléments qui sont manipulés lors de la fabrication d’un OGM, nous allons pouvoir étudier les différentes méthodes inventées par l’Homme pour obtenir un organisme qui possède un ou plusieurs nouveaux gènes, conférant à celui-ci des caractéristiques supplémentaires. Ces méthodes sont classées selon deux types : les techniques de transfert direct et celles de transfert indirect.

 

B. Technique de transfert direct 

La transformation directe consiste en l'introduction dans l'ADN d'un gène véhiculé le plus souvent par un plasmide classqieu, par le biais de techniques physico-chimiques. Il existe plusieurs techniques de tranfert direct que nous allons expliciter : l'électroporation, la micro-injonction et la biolistique.

 

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C. Techniques de transfert indirect 

Le développement de la transgénèse végétal a connu son essor grâce à la découverte de bactéries telluriques phytopathogènes : Agrobacterium tumefaciens et Agrobacterium rhizogenes.

 

1. La transfection biologique

La méthode de la transfection biologique utilise les propriétés de ces bactéries. C’est une méthode plus « naturelle » que celles que nous avons vues précédemment.

 

 

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2. La lipotransfection

La technique de la lipotransfection est également une méthode dite directe. Le but de cette méthode est  d’ « emprisonner » le gène d'intérêt dans un liposome, c'est-à-dire une structure spéhrique constituée de lipides. Ceux-ci ont la capacité de fusionner avec la membrane de protoplastes, ils libèrent ainsi leur contenu (ici le gène d'intérêt) dans le cytoplasme du protoplaste. Cependant, seulement une minorité de ces gènes pourront parvenir au noyau et s'intégrer par la suite au génome de la cellule, c'est pourquoi cette méthode est peu utilisée. 

 

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II. Comment détecter les OGM ?

La détection des OGM dans les aliments humains est une obligation réglementaire (directive européenne) depuis septembre 1998. La réglementation retient les protéines et ADN issus des OGM comme critères de détection. Il n'existe pas actuellement de méthode normalisée de détection des OGM. Les méthodes de détection utilisent le plus souvent la rédaction de polymérisation en chaîne (PCR), qui permet de détecter n'importe quel fragment d'ADN dont on connaît la séquance. 

 

A. La réaction de polymérisation en chaîne

1. Principe

La réaction de polymérisation en chaîne, ou PCR, est une méthode pour copier des milliers de fois des brins d'ADN en l'espace de quelques minutes, en utilisant les capacités naturelles d'une enzyme appelée la polymérase. La réaction de polymérisation en chaîne facilite le travail des scientifiques qui étudient un certain morceau d'ADN, qui aurait pu avoir été prélevé à partir d'un échantillon minuscule de liquide organique en grossissant sa présence. De cette manière, à partir d'un tout petit nombre de molécules, il est possible de produire un grand nombre de copies du gène cible. Imaginée par M. Mullis en 1985 (Prix Nobel en 1993), la technique connu un essor considérable à partir de la commercialisation, vers 1988, d'une ADN polymérase résistante aux températures élevées : la Taq polymérase, qui permit une automatisation de la technique. Puisque les séquences d'ADN sont spécifiques à une espèce ainsi qu'aux individus dans cette espèce, la réaction de polymérisation en chaîne peut être utilisée pour identifier l'espèce et l'individu exact à partir d'une d'un seul morceau d'ADN.

 

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2. Les trois étapes de la PCR

 

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3. Les deux types d'analyse que permet la PCR

 

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B. La détection au niveau des protéines

1. Principe

Il est possible de détecter la présence de protéines résultant de l’introduction d’ADN étranger. Les méthodes reposant sur la détection des protéines conviennent surtout aux produits bruts ou peu transformés comme les grains de maïs ou de soja, car les procédés industriels (chauffage, traitements chimiques…) altèrent les protéines et les rendent indétectables. De plus la localisation de la protéine ne doit pas rendre l’opération trop difficile. Cette technique présente l'avantage de permettre facilement la quantification des OGM.

 

Il s’agit de tests immunologiques de type ELISA (Enzyme Linked ImmunoSorban Assay) par exemple. Ils permettent de détecter une protéine codée par un gène introduit dans une plante. Les principaux avantages de ces tests sont que ceux-ci sont rapides (effectués en moins de deux heures) et peu coûteux (environ 1,50€).

 

Mise en évidence d’un OGM :

Pour des plantes de la même espèce, on distingue bien la présence d’un gène commun (situé en haut) et surtout le gène transgénique introduit dans la plante de droite.

 

2. Expériences

On peut réaliser la même expérience avec une plante transgénique et une plante naturelle. Après avoir extrait les protéines de la plante, on les met en présence d’un anticorps spécifique de la protéine codée par un gène transgénique. Cela signifie que cet anticorps ne peut se fixer qu’à la protéine codée par le gène transgénique. Deux cas peuvent alors se présenter.

 

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C. La puce à ADN, une clé pour l'avenir

Aujourd’hui une nouvelle perspective se développe : la puce à ADN. Celle-ci est le résultat du développement simultané de la microélectronique, l’informatique, la chimie et la biochimie moléculaire. Ces puces sont d’ailleurs déjà utilisées dans le domaine médical.

Des séquences d’ADN greffées sur une puce constituent des sondes constituent des sondes dont le rôle est de détecter les cibles, c’est-à-dire les séquences qui leur sont complémentaires.

Ces puces à ADN représentent un grand progrès en matière de détection des OGM. En effet, elles permettent un important gain de temps et sont moins coûteuses que les autres méthodes.

 

 

III. Les risques et les avantages des OGM

Quels sont les enjeux de la technologie transgénique? Pourquoi est-elle aussi controversée? Pourquoi suscite-t-elle autant débats? Comment démêler le vrai du faux? Nous avons tenté de faire un tour d’horizon rapide pour donner une vision globale de la problématique et ainsi arriver à se faire une opinion éclairée.

 

A. Les risques

A l’heure actuelle, alors que la Commission Européenne a levé un moratoire de cinq ans sur les autorisations de nouveaux OGM, le consommateur européen reste majoritairement opposé à leur introduction.

En effet, les OGM peuvent induire différentes maladies qui peuvent toucher aussi bien les animaux que l’environnement dans lequel il évolue.

 

 

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B. Les avantages des OGM

1. Les OGM et la santé 

Quels sont les avantages des produits génétiquement modifiés pour la santé des consommateurs ? 

 

Des fruits, légumes et féculents améliorés sur le plan gustatif

Les biotechnologies contribuent à l'amélioration des qualités gustatives des aliments. L'objectif est de fournir à des consommateurs éloignés des lieux de production des produits aux arômes développés.

 

Par transgénèse, on introduit un gène permettant de différer le ramollissement qui accompagne le mûrissement. Ainsi, ils se conservent mieux, sont plus savoureux et contiennent plus de vitamines car ils peuvent être récoltées à un stade de maturation avancée.

 

 

• Des aliments plus diététiques et respectueux de notre santé :

Les biotechnologies sont également fortement porteuses d'espoirs dans le domaine de l'amélioration de la qualité nutritionnelle des aliments. 

 

 

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2. Les OGM et l'environnement

•  Une pollution et une exploitation des sols moins importante :

Quelques plantes génétiquement modifiées, les PGM, sont capables de synthétiser ellesmêmes un insecticide. Il n'y aurait alors plus besoin de pulvériser les champs, et donc le sol, avec des insecticides. Ceci permettrait une baisse de la pollution dans les régions agricoles.

 

Pour revenir à l’exemple du maïs résistant à la Pyrale, il faut savoir que les PGM sont plus efficaces dans la lutte contre les insectes ravageurs que les insecticides chimiques car celui synthétisé par la plante est présent en permanence. Ainsi, les insectes cibles sont touchés à la moindre ingestion, alors qu'avec un insecticide classique, l'efficacité diminue avec le temps après la pulvérisation, et toutes les parties de la plante ne sont pas touchées. D’autres PGM peuvent également être résistantes à des herbicides totaux. Il suffit alors de le pulvériser dans le champ : toutes les plantes présentes meurent, sauf la plante transgénique. Un seul herbicide est donc nécessaire

Ainsi, aux Etats-Unis, ces PGM ont permis de diviser par cinq l'utilisation d'insecticides sur huit cent milles hectares de plantation de coton transgénique (photo) résistant à différents insectes. D'autre part, une nouvelle variété de coton génétiquement modifiée a été créée : les gènes introduits produisent une coloration de la plante. Cela permet une réduction de l'utilisation de teinture chimique, très polluante pour l'environnement. Plant de coton

 

 

3. Les OGM et l'agriculture

La protection des cultures :

La transformation génétique des plantes vise à améliorer les conditions de culture en développant des mécanismes de tolérance ou de résistance ayant pour effet d'augmenter les rendements.

 

- La résistance aux conditions climatiques extrêmes :
Une grande partie de la surface de la planète est impropre à l'agriculture du fait de conditions défavorables comme le froid, la sécheresse, ou la salinité. Les biotechnologies pourront apporter une réponse aux pays en voie de développement en créant de nouvelles espèces adaptées à ces conditions.

 

Par exemple, on a prélevé des gènes du flet (un poisson de l'Arctique capable de survivre à des températures très basses) pour les insérer dans la fraise en espérant lui donner une certaine résistance au gel. Ainsi nous pourrons cultiver des fraises dans des régions où il était impossible de le faire auparavant.

 

- La résistance aux insectes :

Les pertes occasionnées par les insectes représentent une part non négligeable des récoltes. En effet, les insecticides employés jusqu'à maintenant présentent des inconvénients : des atteintes à l'environnement et l’apparition de formes résistantes d'insectes. Or, ceci entraîne donc l'emploi de doses croissantes de ces produits. La synthèse de protéines toxiques pour ces insectes, par modification génétique de la plante, constitue donc une voie majeure de progrès. La Pyrale est détruite par un insecticide fabriqué par le maïs transgénique dit « Bt » : le maïs reçoit un gène de scorpion pour résister aux insectes, ou de pétunia pour résister aux herbicides. 

 

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Conclusion

 

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