Les OGM et l’environnement

General Information
  1. Introduction
    Cette sous-section donne un bref aperçu des impacts environnementaux potentiels des cultures GM.
    Certaines préoccupations environnementales souvent exprimées relatives aux cultures GM sont: 1) le flux génétique entre les plantes transgéniques et leurs parentes sexuellement compatibles, 2) les changements des niveaux d’envahissement des plantes génétiquement modifiées ou de leurs parentes sauvages; 3) le transfert horizontal des caractères modifiés vers d’autres espèces, 4) les effets non ciblés et 5) l’apparition de résistance chez les ravageurs ou de nouveaux types de ravageurs secondaires.
  2. Cultures génétiquement modifiées et le flux génétique
    Le flux génétique se réfère au transfert et à l’incorporation des gènes d’une population à une autre par le mouvement du pollen ou des semences (Andow et Zahlen, 2005). Le déplacement du pollen devient une préoccupation environnementale uniquement si l’hybridation peut réussir entre la culture GM et l’espèce apparentée.
    L’hybridation se produit fréquemment entre les cultures et les espèces sexuellement compatibles (les cultures et les espèces sauvages). Ellstrand et al. (1999) a donné de nombreux exemples d’inter-hybridation naturelle entre les principales cultures les plus cultivées dans le monde. Ceux-ci incluent le riz (Oryza sativa et Oryzaglaberrima), le maïs (Zea mays), le sorgho (Sorghum bicolor), le coton (Gossypium hirsutum et Gossypium barbadense), le mil (Pennisetum glaucum), la canne à sucre (Saccharum officinarum) et l’arachide (Arachis hypogea). Ces cultures représentent les cultures de base et de rente d’une importance particulière pour l’Afrique.
    L’hybridation entre les cultures et leurs espèces apparentées est un phénomène commun ; cependant un certain nombre de facteurs doit réuni pour qu’un flux génétique se produise. Les espèces végétales doivent 1) être sexuellement compatibles, 2) suffisamment proches pour que le pollen puisse être transporté par le vent ou par des vecteurs tels que les insectes ou les oiseaux d’une culture à une autre et 3) avoir la même période de floraison (Ellstrand et al. 1999). Tout comme les espèces non génétiquement modifiées, les cultures GM s’hybrideront probablement avec les espèces avec qui elles sont sexuellement compatibles si elles sont cultivées à proximité. Par exemple, Lu (2008) a montré que l’hybridation entre le riz transgénique et les adventices du riz (Oryza f. Spontanea) est inévitable dans une zone où ils coexistent et que les transgènes Bt du caractère résistance aux insectes peuvent être incorporés et persister dans les populations des adventices du riz.
    L’hybridation entre les cultures génétiquement modifiées et leurs parents sexuellement compatibles pourrait avoir des conséquences sur l’environnement. L’impact des transgènes sur les populations naturelles est déterminé par la combinaison du caractère exprimé par le gène lui-même et le caractère invasif de l’espèce receveuse (Hancock, 2003, Nickson, 2008).
  3. Changement dans les niveaux d’envahissement
    Des préoccupations ont été émises sur le fait que 1) les cultures transgéniques pourraient elles-mêmes devenir des mauvaises herbes et envahir les écosystèmes agricoles ou naturels et que 2) les caractères GM pourraient être introduits dans les espèces sauvages apparentées par hybridation et accroître la capacité concurrentielle et la nature mauvaise herbe de ces plantes sauvages ou de leurs dérivés hybrides. Ainsi, le risque de produire davantage de mauvaises herbes constitue une préoccupation environnementale majeure associée au flux transgénique.
    La définition de mauvaise herbe varie selon les régions éco-géographiques et les champs agronomiques ou les communautés végétales naturelles. Ellstrand et al. (1999) définit les mauvaises herbes comme étant « les plantes sauvages qui interfèrent avec les objectifs de l’homme »; les plantes sauvages comme « les plantes qui poussent et se reproduisent sans être délibérément plantées ». L’USDA APHIS (2008) définit les plantes nuisibles comme « toute plante ou produit végétal qui peut directement ou indirectement nuire ou causer des dégâts aux cultures, (-), ou à d’autres intérêts de l’agriculture, à l’irrigation, la navigation, les ressources naturelles, la santé publique ou l’environnement ».
    Des espèces de mauvaises herbes différentes ont certains attributs écologiques et biologiques communs tels que la préférence pour les habitats perturbés (champs cultivés, bords de routes, les marges des champs, les décharges), la plasticité phénotypique permettant une adaptation à des environnements dynamiques, la faible dormance des graines, la croissance indéterminée, la floraison continue et la production élevée de semences (Conner et al., 2003). Toutefois, les indicateurs les plus importants du niveau d’envahissement d’une plante donnée sont (OGTR, 2003): «1) son affinité taxonomique à d’autres espèces de mauvaises herbes connues et 2) son antécédent d’envahissement ailleurs dans le monde».
    Plusieurs des cultures génétiquement modifiées élaborées jusqu’à ce jour comme le coton, le maïs et le soja ont été sélectionnées durant des milliers d’années sur des sites agronomiques et ont perdu beaucoup de leurs caractères mauvaises herbes. En fait, seul un faible pourcentage des cultures agronomiques constitue des mauvaises herbes importantes hors de l’agroenvironnement (Hancock et Hokanson, 2004; Hancock, 2003). Ils s’établissent dans le milieu grâce aux perturbations d’origine humaine et persistent rarement en dehors des habitats spécifiques. Cela signifie que l’ajout des transgènes souvent déployés aujourd’hui, est peu probable de les transformer en herbes nuisibles (Conner et al., 2003). Ainsi, les cultures GM ne sont pas plus susceptibles de devenir des mauvaises herbes que leurs homologues non génétiquement modifiées (Conner et al., 2003).
    La base de l’évaluation des risques environnementaux des cultures GM est la nature du transgène lui-même, c’est-à-dire, quelle est l’importance de l’impact qu’il aura sur le potentiel de reproduction des populations autochtones au cas où il s’échappait (voir la section ci-dessus sur l’évaluation des risques). En fait, il est beaucoup plus facile de prédire les risques environnementaux d’une plante GM que ceux liés à une introduction d’une plante exotique car le niveau de risque des cultures GM peut être plus aisément mesuré en évaluant l’impact d’un seul caractère modifié au lieu de celui du syndrome de tout un ensemble des caractères envahissants d’une espèce exotique. La culture GM est déjà dans son environnement de culture traditionnelle et la nature envahissant de la culture traditionnelle est bien établie. Le point focal serait de savoir si l’introduction d’un seul caractère GM rendra son niveau actuel d’envahissement problématique.
    Des préoccupations ont été exprimées sur le fait que les cultures contenant des gènes de tolérance aux herbicides se transformant en mauvaises herbes incontrôlables, surtout si plusieurs cultures de la même espèce et tolérantes à des herbicides différentes sont cultivées à proximité. Les hybridations multiples peuvent donc se produire et entraîner des hybrides résistants à plusieurs herbicides qui sont difficiles à détruire (McHughen, 2000). Des études au Canada ont déjà révélé l’existence de plantes de colza devenue tolérante à trois herbicides différents après l’hybridation de deux variétés GM tolérantes aux herbicides et d’une plante conventionnelle (Dale et al., 2002). Il est important de noter que bien que l’apparition d’hybrides résistantes aux herbicides chez des espèces de mauvaises herbes pourrait compliquer la gestion agricole, elle n’aura pas d’impact sur le milieu naturel où les herbicides ne sont pas appliqués.
    L’hybridation entre des espèces sauvages et des espèces transgéniques résistantes aux insectes ou à une maladie peut également entraîner une augmentation de populations plus aptes pourvu que les ravageurs cibles contrôlent généralement la taille de la population naturelle des espèces sauvages apparentées. Par exemple, à cause de la réduction des effets des Lépidoptères (Helianthus annus), il a été signalé que les cultures produisent 14-55% plus de graines (Snow et al, 2003). Cependant, il est important de rappeler que l’amélioration de l’aptitude des individus n’entrainera pas nécessaire une variation de la taille de la population d’une espèce de plante sauvage donnée. La sélection fondée sur la densité peut toujours maintenir la taille des populations grâce à l’augmentation des taux de mortalité des plantes supplémentaires (Raybould et Cooper, 2005).
  4. Le transfert horizontal des caractères GM à d’autres espèces
    Le transfert horizontal des caractères GM à d’autres espèces]Le transfert horizontal de gènes est défini comme un transfert stable de matériel génétique d’un organisme à un autre sans reproduction ni intervention humaine (Kesse, 2008). Ce phénomène peut se produire entre les bactéries et est considéré comme une source significative de variation génomique (Conner et al., 2003). Des préoccupations ont été exprimées par rapport à la possibilité de transfert des caractères GM à des organismes non ciblés grâce au transfert horizontal et par conséquent devenir une menace à la sécurité environnementale et animale (Droge et al., 1998, 1999).
    Plusieurs panels d’experts se sont penchés sur la question sous la direction de divers systèmes nationaux et régionaux de réglementation ainsi que des organismes internationaux comme l’OCDE, l’OMS ou la FAO. Se basant sur des preuves scientifiques, ces experts affirment que le transfert horizontal de gènes de plantes génétiquement modifiées à d’autres organismes est, au plus, un phénomène extrêmement rare et à ce jour aucun dommage environnemental n’a été signalé à ce sujet (Nielsen et al, 1997;. 1998, 200b, 2007 , Schluter et al, 1995;. Anderson, 2005, Gebhard et Smalla, 1998;. Mercer et al, 1999, Lambert et al, 1999;. Bird et Koltai, 2000, Simpson et al, 2007, Kesse, 2008). L’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) a confirmé que le gène nptII couramment utilisé comme marqueur de sélection dans les cultures GM ne pose aucun risque à l’homme ou à l’environnement : http://www.efsa.europa.eu/EFSA/efsa_locale-1178620753812_1178620789287.htm,http://www.efsa.europa.eu/EFSA/efsa_locale-1178620753812_1178620775641.htm
  5. Les Cultures GM et la biodiversité
    La biodiversité désigne «la variabilité des organismes vivants de toutes origines y compris, entre autres, les écosystèmes terrestres, marins et autres écosystèmes aquatiques et les complexes écologiques dont ils font partie; cela comprend la diversité au sein des espèces et entre les espèces ainsi que celle des écosystèmes» (Convention de la diversité biologique, 1992). La biodiversité est représentée par le nombre d’espèces ainsi que la diversité génétique au sein de chaque espèce.
    Des préoccupations ont été émises relativement au fait que la culture à grande échelle des cultures GM pourrait affecter les niveaux de la variabilité naturelle à travers : 1) le remplacement des variétés traditionnelles (variétés locales), 2) les hybridations entre les cultures GM et les variétés locales ou sauvages, en particulier dans les « centres d’interactions entre diversité » et 3) les interactions avec les organismes non ciblés. Les variétés locales et les centres de diversité ont une importance particulière à la fois pour les agriculteurs et les sélectionneurs de plantes car ils servent de sources de nourriture et de réservoirs pour la diversité génétique en vue de l’amélioration des variétés végétales.
    L’hybridation entre les cultures GM et les espèces sauvages pourrait réduire les niveaux de diversité génétique de deux façons: 1) une population locale pourrait s’éteindre dû aux niveaux élevés de flux pollinique d’un champ commercial beaucoup plus large ou 2) de façon sélective, des gènes des cultures avantageuses pourraient remplacer les espèces locales à travers l’hybridation.
    L’extinction pourrait se produire si un assez grand nombre d’hybrides fertiles sont produits et réussissent à remplacer les cultures locales pures. Bien qu’il n’y ait aucun rapport démontrant qu’une hybridation de cultures/espèces sauvages ait conduit à l’extinction de toute une espèce, il existe des cas où l’hybridation a entrainé la disparition de populations locales (Ellstrand et al, 1999).
    Les gènes des populations locales pourraient être remplacés par des transgènes à travers le flux génétique s’il y a formation d’hybrides et incorporation progressive du transgène dans la population hôte grâce au rétrocroisement. Pour que le transgène persiste dans la population indigène et ait un impact sur la diversité ou l’aptitude d’une population indigène, cela dépendra de l’effet phénotypique du gène lui-même et du caractère envahissant de l’espèce hôte (voir la section suivante). Les transgènes les plus susceptibles d’être incorporés sont ceux qui confèrent un avantage sélectif.
    Le risque d’altération des niveaux natifs de la diversité génétique par les flux pollinique ne se limite pas aux cultures GM, il est associé à la culture à grande échelle de n’importe quelle nouvelle espèce de culture. La seule particularité des cultures GM, c’est la présence du transgène (Hancock, 2009). Bien que des variétés traditionnelles aient été remplacées dans certains domaines par des variétés commerciales, dans bien d’autres, les variétés traditionnelles ont été maintenues, ce qui suggère que les agriculteurs peuvent conserver la pureté des races traditionnelles s’ils le désirent (Gepts, 2004; Perales et al, 2003; Bellon et Berthaud, 2004).
  6. Impact on Non-Target Organisms
    Non-target organisms are any organisms that may be adversely affected by the GM crops that were not the intended targets. For example, a crop may be engineered for resistance to a specific insect pest (the target) and any other insects would be non-target organisms. These include various taxa that “fulfill important ecological functions such as biological control, pollination and decomposition” (Romeis et al., 2008). Craig et al, (2008) classifies the non-target organisms into “1) pollinators and natural enemies of pest and the wider category of beneficial species, 2) soil organisms, 3) non-target herbivores, 4) endangered and other species of conservation concern, 5) species which contribute to local biodiversity. »Non-target organisms are a concern in risk assessment, only if the crop has been engineered with a toxin that makes it insect resistant and there are other organisms that might be sensitive to it. Non-target organisms are not of concern if the crop has been engineered for traits that will not affect organisms other than the crop, such as herbicide resistance, virus tolerance or drought tolerance.Potential direct and indirect effects of GM plants on non target organisms have been described (Conner et al., 2003). Direct effects are due to toxicity through ingestion by the non-target organisms of a toxin produced by the GM plant, e.g. other insects feeding on Bt plants. Indirect effects occur via multi-trophic food chains, involving, for example, organisms not directly consuming the GM plant but feeding on other insects associated with the transgenic plants (Conner et al., 2003, Craig et al., 2008).

    Of the GM crops currently on the market, Bt crops are those with potential for non-target impacts; so the effects of Bt proteins have been extensively evaluated. Results from a number of those studies have been summarized by OECD (2007) in a consensus document on “Safety Information on Transgenic Plants expressing Baccillus thuringiensis – derived insect control protein. » The broad concensus is that few non-target organisms are negatively impacted by exposure to Bt proteins. Poultry, for instance, was not adversely affected when fed with maize expressing Cry34Ab1 and Cry35Ab1. Likewise, the fresh water daphnia (Daphnia magna) exposed to the Cry34Ab1/ Cry35Ab1 was not negatively affected as well as soil micro-organisms and macro-organisms (protozoa, fungi, bacteria, nematodes, earthworms) in Cry1Ab maize field. No effects were seen on honeybee (Apis mellifera) larvae and adults fed pollen containing proteins of Cry1Ab, Cry1Ac, Cry9C Cry3A, Cry2Ab2, Cry3Bb1, Cry34Ab, Cry35Ab1. In another study, aphids that play an important role in agricultural systems, as prey or host to a number of predators and parasitoids were shown to be unaffected by Bt cotton in India (Lawo et al. 2009). Larvae of the Monarch butterfly (Danaus plexippus) can be adversely impacted when they ingest high amounts of Bt pollen ( they belong to the same Lepidoptera order targeted by some of the Bt crops); however, native population sizes of this insect are little affected by the widespread growing of Bt corn, as few insects receive toxic levels in the field. Mammals are not affected by the consumption of Bt, as they lack the specific receptors to which Bt endotoxins bind.

    It should be noted that the higher yield gained from GM crops could actually reduce the conversion of rich forest into farmlands, and thereby protect the biodiversity hosted in those ecosystems (Clive, 2009). Also, the specificity of certain GM proteins such as Bt proteins has reduced the use of hasher pesticides that are toxic to many more species. In fact, earthworms, bees and beetles have been found more abundant in Bt cotton fields than in conventional sprayed fields (Marvier et al., 2007).

  7. Other Agro-Ecological Impacts
    Resistance to Bt ToxinsThe widespread cultivation of pest-resistant GM crops might lead to resistance developing in the targeted pests. This is, of course, a risk to product performance, not the environment.Resistance to Bt has been reported in three Lepidopteran species in three countries: 1) South Africa in 2006 for resistance of stem borer (Busseolafusca) to Cry1Ab corn, 2) Puerto Rico in 2006 for resistance of fall armyworm (Spodoptera frugiperda) to Cry1F corn, and 3) USA in 2003 for resistance of bollworm (Helicoverpa zea) to Cry1Ac cotton (Tabashnik et al., 2008, Biosafety Assessment Tool, Centre for Biosafety, http://bat.genok.org/bat/).

    Management strategies have been developed to delay the evolution of resistance in pest populations. Typically, these involve high doses of the pesticidal protein expressed by the transgenic plant, in conjunction with a refuge that is planted alongside the transgenic crop field. A refuge is an area planted with a similar non-transgenic crop which does not express the specific toxin. Its purpose is to maintain a population of the target insects that possess alleles for susceptibility to the transgenic protein. When the susceptible insects mate with resistant individuals, the level of resistance is reduced in the progeny. The high dose/refuge strategy is based on certain assumptions about the target pest genetics, including 1) resistance is a susceptible trait, 2) resistance is rare, 3) mating is random.

    Overall, the evolution of resistance remains an important concern that must be continually addressed. The emergence of resistance will impact primarily on the control of pests in farmers’ fields and may cause a return to control strategies currently employed in non GM crops fields which are less friendly to the environment.

    Resistant Weeds to Glyphosate Herbicide

    In recent years, glyphosate resistant weeds have also been reported in some countries (Duke and Sanderman, 2006; Service, 2007). In the USA for instance, corn and soybean growers recently reported on weeds that had developed resistance to Roundup (Kruger et al., 2009). These weeds include giant ragweed (Ambrosia trifida) which is one of the weeds that drove the adoption of Roundup (Kruger et al., 2009). Other reports of resistance to glyphosate include Sorghum halepense (Johnsongrass) in Argentina and USA; Lolium spp (ryegrass) in USA and Australia, Amaranthuspalmeri, Amaranthus rudis and Amaranthus tuberculatus (waterhemp) in USA; Euphorbia heterophylla in Brazil; Conyza canadensis (horseweed) in both Brazil and China (Biosafety Assessment Tool, – Centre for Biosafety, http://bat.genok.org/bat/).

    Losing the use of glyphosate would be a critical issue if it brought back the use of herbicides that are less friendly to the environment. However, management strategies have been developed to delay the development of resistance, including rotating the use of different herbicides (Kruger et al., 2009), and using “stacked” GM plants that have tolerance to more than one herbicide. However, gene flow from stacked plants to native relatives could lead to the development of multi-resistant weeds (Biosafety Assessment Tool, – Centre for Biosafety, http://bat.genok.org/bat/). This raises agricultural concerns; however it is not an environmental issue as herbicides are not spayed in natural environments.

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Dr Moussa Savadogo,
ABNE Senior Program Officer
Environnemental Biosafety Specialist