La fabrication d’un Organisme Genetiquement Modifier (OGM)

Un Organisme Génétiquement Modifié (OGM) est un organisme (une plante, un animal, une bactérie, un virus) dans lequel on a introduit artificiellement un ou plusieurs gènes, soit inconnus de l'espèce à laquelle appartient cet organisme, soit appartenant à l'espèce mais ayant subi plusieurs manipulations génétiques. L'introduction de ces gènes conduit à la production de protéines qui confèrent de nouveaux caractères à l'organisme génétiquement modifié. 

L’intérêt des OGM réside dans les propriétés que nous pouvons leur apporter et qui visent à améliorer par exemple la culture d’une plante, ou ses qualités nutritives. Les gènes les plus souvent retrouvés chez les OGM sont généralement de résistance à un antibiotique, à un désherbant ou à une toxine.

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.

La fabrication d’un OGM

Dans cette première partie 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.

Techniques de transfert direct :

La transformation directe consiste en l'introduction dans l’ADN d'un gène véhiculé le plus souvent par un plasmide* classique, par le biais de techniques physico-chimiques.

Il existe plusieurs techniques de transfert direct que nous allons expliciter : l’électroporation, la micro-injection et la biolistique. 

            1 – L’électroporation :

L'électroporation est une des techniques les plus simples à mettre en œuvre. Elle consiste à soumettre un mélange de protoplastes et d'ADN à des chocs électriques.

Le champ électrique provoque la déstabilisation de la membrane plasmique du protoplaste et conduit à l'ouverture des pores membranaires, facilitant ainsi le passage de l'ADN dans le noyau. Or, les protoplastes baignent dans une solution de plasmides. Ces derniers passent donc très facilement dans la cellule qui se trouve à son tour génétiquement modifiée.

Cette manipulation est possible car le phénomène d’ouverture des pores est réversible. En effet, si le choc électrique n'a pas été trop violent, la membrane peut alors reprendre son état initial.

C’est grâce à cette technique que le riz, le maïs ou l’orge ont été transformés pour la première fois.

On peut schématiser cette technique ainsi : 

2 – La micro-injection :

La micro-injection se réalise sur des protoplastes, dont nous avons vu précédemment la formation. L'opération consiste à introduire directement le gène étranger dans la cellule à modifier, à l'aide d’un micromanipulateur monté avec un microscope.

On maintient le protoplaste à transformer avec une micro-aiguille et on introduit le gène accompagné de son complexe promoteur-terminateur (voir ci-dessous) dans le noyau, à l’aide d’une micro-pipette. La cellule est alors génétiquement modifiée. Après l’injection, le protoplaste est libéré et mis en culture sur un milieu approprié.

Un promoteur est une séquence d’ADN placée en amont du gène et qui est nécessaire à sa transcription, c'est-à-dire à la formation d'un messager : l'ARN (Acide RiboNucléique), ce dernier étant une copie d'un brin de l'ADN qui est capable de sortir du noyau. Un terminateur est une séquence d’ADN présente en aval du gène et au niveau de laquelle l'élongation de l'ARN prend fin (fin de la transcription).

Cependant cette méthode ne s'applique que dans des cas particuliers car elle est complexe et lourde à utiliser : pour réussir l'opération, il faut injecter mille copies du gène dans l'espoir qu'une cellule puisse accepter cet ADN étranger.

                           3 – La biolistique :

La biolistique, ou balistique biologique, est la méthode la plus courante. Elle consiste à propulser le transgène* dans les cellules végétales.

On utilise des microbilles de métal enrobées d’ADN (billes d’or ou de tungstène de un micron). Elles sont projetées à grande vitesse sur les cellules à transformer afin de traverser leur paroi. Ces billes seront progressivement freinées en traversant les différentes couches cellulaires. Quelques-unes des cellules atteintes vont alors insérer spontanément les transgènes dans leur génome. Mais le noyau de la cellule intègre l'ADN de façon aléatoire. Il faudra environ quinze jours pour s'assurer que les nouveaux gènes introduit se sont bien intégrés au génome.

Cette méthode est très prometteuse, car elle permet de façon simple et rapide d'injecter de l'ADN dans une grande quantité de cellules sans passer par une phase protoplasmique, encore très mal maîtrisée chez certaines espèces. De plus, cette injection peut être réalisée sur un tissu non désolidarisé de l'organe d'origine.

Il existe également d’autres procédés pour fabriquer un OGM : les techniques de transfert indirect. Celles-ci utilisent l’intermédiaire de bactéries qui véhiculent le transgène jusqu’à la cellule souhaitée. Nous allons voir comment ces méthodes sont mises en action concrètement.

C - Techniques de transfert indirect : 

Le développement de la transgénèse végétale 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. 

Première étape :

Tout d’abord, on introduit le gène d’intérêt dans un plasmide. Pour cela, on utilise différentes enzymes, notamment une enzyme de restriction et la ligase.

On obtient donc un plasmide génétiquement modifié comprenant le gène d’intérêt.

    Deuxième étape :

Dans un second temps, ce plasmide est transféré dans une bactérie, généralement de l’espèce Escherichia coli (E. coli). On cultive les colonies de E. coli transformées pour préparer le plasmide vecteur.

     Troisième étape :

L’étape suivante a pour but de sélectionner les bactéries E. coli qui ont été transformées. Les bactéries ayant intégré le plasmide possèdent maintenant le gène d’intérêt, mais également un gène de résistance à un antibiotique particulier. Les bactéries sont donc placées dans un milieu de culture qui contient cet antibiotique. Les bactéries transformées génétiquement seront les seules à se développer dans ce milieu, c’est ainsi qu’elles sont sélectionnées.

    Quatrième étape :

On intègre alors le plasmide transformé dans une plante à l’aide d’une autre bactérie : Agrobacterium tumefaciens (A. tumefaciens), qui possède la capacité à introduire des fragments précis de son ADN dans le génome des plantes. Le plasmide est transféré de E. coli à A. tumefaciens par choc thermique ou par conjugaison.

    Cinquième étape :

Enfin, on place dans un milieu de culture commun des bactéries A. tumefaciens et un fragment de tissu végétal (un morceau de feuille ou de tige par exemple). Grâce aux propriétés de la bactérie, la partie du plasmide qui contient le gène d’intérêt est transférée dans le noyau de la cellule végétale qui l’intègre alors dans son génome.

La dernière étape est alors la régénération de plantes entières à partir de ces cellules.

Malheureusement, cette méthode plus « naturelle » ne fonctionne que chez certaines espèces (tabac, colza, tomate, pomme de terre melon et tournesol).

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 sphérique 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 jusqu’au noyau et s’intégrer par la suite au génome de la cellule, c’est pourquoi cette méthode est peu utilisée.

Conclusion :

Il existe donc diverses méthodes de fabrication d’un OGM, basées sur des principes différents. Ces techniques fonctionnent toutes sur des cellules végétales. Cependant les cellules animales sont spécifiques, elles ont un rôle déterminé au sein de l’organisme, ainsi, pour créer un OGM animal, il faut agir sur la cellule à la base de toutes les autres : la cellule-œuf (qui donnera alors naissance à un nouvel organisme génétiquement modifié). On utilise donc plus particulièrement la technique de la micro-injection en ce qui concerne la transgenèse animale.

Une fois l’organisme modifié, il est nécessaire de pouvoir vérifier que l’opération de transgenèse a correctement fonctionné, c’est pourquoi les chercheurs ont mis en place des méthodes de détection des OGM. De plus, cette détection est nécessaire pour informer les consommateurs sur la véritable nature de leurs aliments : génétiquement modifiés ou non.