Processus d’élaboration des cultures GM

La modification génétique se réfère aux techniques utilisées pour transformer la composition génétique d’un organisme en ajoutant des gènes utiles. Un gène est une séquence d’ADN contenant les informations qui codent un caractéristique/caractère particulier. Tous les organismes possèdent de l’ADN (gènes). Les gènes sont situés sur les chromosomes et sont les unités de caractères héréditaires transmis d’une génération à une autre et ils émettent les instructions pour le développement et les fonctions de l’organisme. Les cultures qui sont élaborées en utilisant la modification génétique sont également appelées cultures génétiquement modifiées (GM), cultures transgéniques ou encore cultures modifiées par génie génétique (GE).
Les étapes principales dans l’élaboration des cultures GM sont :

  1. Isolation des gène(s) d’interêt: : Les connaissances préliminaires de la structure, la fonction ou la position sur les chromosomes sont utilisées pour identifier le(s) gène(s) responsables du caractère désiré dans un organisme, par exemple la tolérance à la sécheresse ou la résistance aux insectes.
  2. L’insertion du/des gène(s) dans un vecteur de transfert : L’outil le plus communément utilisé pour le transfert de gènes végétaux est une molécule circulaire d’ADN (plasmide) du bacterium, Agrobacterium tumefaciens. qui se retrouve naturellement au sol. Le(s) gène(s) d’intérêt est/sont inséré(s) dans un plasmide en utilisant les techniques de l’ADN recombinant (ADNr). Pour des compléments d’information, veuillez cliquer sur le lien Plasmides
  3. La transformation végétale: Les cellules A. tumefaciens contenant le plasmide ayant le nouveau gène sont mélangées à des cellules végétales ou à des portions de plantes telles que les feuilles ou la tige (explantes). Certaines de ces cellules incorporent une partie du plasmide connu sous le nom d’ADN-T (ADN transféré). L’A. tumefaciens insert les gènes désirés dans l’un des chromosomes de la plante pour former des cellules GM (ou transgéniques). L’autre méthode couramment utilisée pour transférer l’ADN est le bombardement de particules (pistolet à gènes) qui consiste à bombarder de fines particules induites de molécules d’ADN dans la cellule. Pour plus d’informations, voir les liens « Transformation végétale utilisant Agrobacterium tumefaciens et « Transformation végétale utilisant le bombardement de particules ».
  4. La sélection des cellules végétales modifiées : Après la transformation, plusieurs méthodes sont utilisées pour séparer les cellules végétales modifiées de la grande majorité de cellules n’ayant pas incorporé les gènes d’intérêt. Très souvent, des gènes marqueurs sélectionnables conférant une résistance aux herbicides ou antibiotiques sont utilisés en vue de favoriser la croissance des cellules transformées par rapport aux cellules non transformées. Pour cette méthode, les gènes conférant le caractère résistance sont insérés dans le vecteur et transférés ensemble avec le(s) gène(s) qui confère(nt) les caractères désirés aux cellules de la plante. Seules les cellules modifiées (contenant et exprimant le gène marqueur) survivent lorsqu’elles sont exposées aux antibiotiques ou aux herbicides. Les cellules ayant subit la transformation sont ensuite régénérées pour former des plantes entières en utilisant les méthodes de culture de tissue.
  5. La régénération en plantes en utilisant la culture de tissue nécessite que les explantes (portions/cellules de plantes) soient placées dans un milieu de culture riche en éléments nutritifs qui favorisent la différenciation de ces cellules en différentes parties d’une plante pour former une plantule. (Figure 1). Dès que les plantules poussent des racines, elles sont transférées dans des pots et conservées dans des conditions environnementales confinées.
  6. Vérification de la modification et la caractérisation du fragment d’ADN introduit. La vérification de la modification végétale implique la démonstration du fait que le gène a été normalement introduit et transmis héréditairement. Des évaluations sont faites pour déterminer le nombre de copies introduites, si ces copies sont intactes ou pas et si l’insertion des nouveaux gènes n’interfère pas avec d’autres gènes pour causer des effets non désirés. L’évaluation de l’expression d’un gène (i.e. la production d’ARN messager et/ou de protéine, l’évaluation du caractère d’intérêt) est faite en vue de s’assurer que le gène introduit est fonctionnel.
  7. L’évaluation de la performance de la plante est généralement faite dans une serre ou un abri afin de déterminer si la plante modifiée présente le nouveau caractère désiré et n’a aucune nouvelle caractéristique non désirée. Les plantes ayant une bonne performance sont plantées sur le champ pour des évaluations supplémentaires. Ces plantes sont premièrement cultivées pour des essais au champ en milieu confiné afin de déterminer si la technologie fonctionne normalement (si les plantes expriment les caractères désirés) dans un environnement ouvert. Si elle réussit à cette évaluation, les plantes sont alors évaluées dans des essais au champ dans différents emplacements afin de savoir si la culture se comporte normalement dans des conditions environnementales différentes. Si la culture GM réussi à toutes ces évaluations, elle pourrait alors être considérée comme produit commercial.
  8. Evaluation de la sécurité. Les évaluations de la sécurité alimentaire et environnementale sont faites conjointement avec l’évaluation de la performance de la plante. Pour plus d’information relative à la description des évaluations de la sécurité veuillez cliquer sur les liens « Evaluation de la sécurité alimentaire » et « Evaluation de la sécurité alimentaire ».

Documents supplémentaires

Figure 1: Regeneration of transgenic banana using tissue culture method

Les embryons somatiques sont des embryons provenant de la culture de tissue suite à l’ajout des hormones végétales au milieu de croissance. Source : Centre National de la biotechnologie agricole, Ouganda