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 critère de détection. Il n'existe pas
actuellement de méthode normalisée de détection des OGM. Les méthodes de
détection utilisent le plus souvent la réaction de polymérisation en chaîne
(PCR), qui permet de détecter n'importe quel fragment d'ADN dont on connaît la
séquence.
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.
Avant de débuter la PCR, une région cible de l'ADN
est choisie. La séquence de nucléotides de cette région ne doit pas
nécessairement être connue, à l'exception de deux courtes séquences situées à
chaque extrémité. Des copies complémentaires des
séquences sont créées en utilisant des enzymes spéciales : les « amorces
». Elles identifient le début et la fin du processus de copie. Par exemple, si
l’on veut copier un brin d'ADN qui est long de 20 nucléotides mais que l’on ne
désire que la séquence entre les numéros 3 et 7 ; les séquences des nucléotides
jusqu'au 3 et après le 7 sont identifiées et ensuite deux segments
complémentaires de ces séquences, les amorces, sont formés avant que la
réaction de polymérisation en chaîne ne commence.
2 - Les trois étapes de la PCR :
Pour accomplir
cette réaction, quatre choses sont donc nécessaires : le fragment d'ADN à
copier, deux fragments amorces (fragments d’ADN spécifiques du gène
recherché), l'enzyme de la polymérase et une machine
spéciale qui contrôle parfaitement la température.
La dénaturation :
Tout d'abord
l'ADN choisi, initialement sous forme de double hélice, est séparé en un seul
brin d'ADN. Cette étape est nécessaire parce qu'un morceau d'ADN ne peut pas
être copié lorsqu'il est sous forme de double hélice. Le procédé de séparation
s'appelle la «dénaturation». Celle-ci se produit lorsque l'ADN est chauffé à
90-96°C.
Les amorces :
La prochaine
étape est d'ajouter des amorces et de baisser la température pour faciliter
leur collage. Puisque les amorces sont complémentaires aux zones du début et de
la fin de la partie choisie de la séquence d'ADN, elles se colleront sur ces
dernières et agiront comme des éléments constitutifs de l’ADN pour que le
processus de copiage commence et s'arrête.
L’élongation :
Ensuite, la polymérase
(enzyme de copiage) est ajoutée et la température est légèrement augmentée pour
qu'elle soit idéale au bon fonctionnement de l’enzyme. Elle identifie alors les
amorces et commence à copier.
Le cycle entier
est répété à plusieurs reprises jusqu'à l’obtention de millions de brins d'ADN.
La copie d’un cycle prend environ une à trois minutes. Étant
donné qu'à chaque cycle, le nombre de molécules est doublé, le nombre de
molécules d'ADN après n cycles est de 2n.
L'ordre de grandeur à retenir est celui du million de copies en quelques
heures.
3
- Les deux types d’analyse que permet la
PCR :
La PCR est
une technique permettant de détecter la présence d’OGM mais aussi
l’identification d’un gène transgénique.
La détection :
Pour déceler la présence d’ADN génétiquement modifié, on
a recours à des amorces non spécifiques mais présentes dans la plupart des
constructions génétiques. En effet, certains OGM sont construits selon les
mêmes modèles. Cela signifie que l’on retrouve des régions communes à plusieurs
OGM (promoteurs, gènes de résistance, gènes de visualisation, etc.). Il s’agit
simplement de détecter l’un de ces motifs pour pouvoir affirmer la présence
d’OGM. Cependant on ne sait pas quel type d’OGM est alors impliqué.
Par
contre, s’il n’y a pas de détection, il est impossible de conclure à l’absence
de ce type d’ADN. En effet, l’OGM peut avoir été construit avec un autre
promoteur et un autre terminateur que ceux que l’on a cherché à détecter. De
plus certains végétaux, appelés « faux positifs », ont la
particularité d’être toujours reconnus positifs par le test.
L’identification :
La deuxième stratégie
permettant d’identifier un ADN d’origine OGM nécessite cette fois-ci des
amorces spécifiques à chacune des constitutions génétiques possibles et
connues. L’inconvénient de cette technique est qu’elle implique de savoir
exactement ce que l’on recherche, il faut alors utiliser des banques de gènes
et des logiciels spécifiques pour déterminer les amorces à utiliser.
Le principal défaut de ces
deux techniques est également leur avantage. Elles sont capables de détecter
des OGM pour des niveaux de un millième à dix millionièmes. Or ce seuil de
sensibilité très faible rend difficile la quantification précise du taux en OGM
d'un aliment. Si un test quantitatif est nécessaire, la technique de PCR peut
également être utilisée, mais dans des conditions particulières qui demandent
une mise au point spécifique. La
PCR est donc une technique essentiellement qualitative.
D’autre part, l’introduction des amorces implique que l’on ne peut détecter que
des gènes que l’on connaît déjà.
Nous n’allons pas traiter le
cas de la méthode PCR quantitative car il existe une autre technique, bien plus
simple, de quantification du taux en OGM.
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€).
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 – Expérience :
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.
-
Une protéine se fixe à l’anticorps. Elle correspond donc à la protéine que l’on
recherche. Un gène a donc été introduit artificiellement dans la plante et a
codé cette protéine.
-
Aucune des protéines ne se fixe à l’anticorps. Le type de protéine que l’on
recherche, spécifique à l’anticorps introduit, ne se trouve donc pas dans la
plante.
Pour
visualiser les résultats de l’expérience, on effectue par la suite un lavage,
c’est-à-dire que l’on enlève toutes les protéines qui ne se sont pas fixées à
l’anticorps. On ajoute ensuite un autre anticorps, qui est lui aussi spécifique
de la protéine recherchée et fluorescent. Ceci nous permet de le repérer
facilement.
On
procède ensuite à un nouveau lavage. Si une protéine est fixée sur l’anticorps,
le deuxième anticorps fluorescent peut alors se fixer sur l’autre côté de la
protéine. Le test est ainsi positif (1er cas). Si au contraire aucune protéine
ne correspond au premier anticorps, l’anticorps fluorescent ne se fixe pas. Le
test est négatif (2ème cas).
Cette
dernière technique présente l'avantage de permettre facilement la
quantification des OGM. Cependant, elle convient surtout aux produits bruts ou
peu transformés. Pour cette raison, les méthodes basées sur la détection de
l’ADN (par PCR) sont actuellement privilégiées en Europe.
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.
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