- Les organismes génétiquement modifiés
- Détection d’OGM dans un aliment et technique PCR
- Protocoles expérimentaux
Partie 1 : Les organismes génétiquement modifiés
Définition
Un organisme génétiquement modifié (OGM) est un organisme (animal, végétal, bactérie) dont on a modifié le matériel génétique par une technique dite de génie génétique pour lui conférer une caractéristique nouvelle.
Les techniques modernes de génie génétique, consistent à introduire un ou plusieurs gènes dans le patrimoine génétique d’un organisme et de construire des organismes dits "génétiquement modifiés". Ces techniques permettent de transférer des gènes sélectionnés d’un organisme à un autre, y compris entre des espèces différentes. Elles offrent ainsi la possibilité d’introduire dans un organisme un caractère nouveau.
Les applications du génie génétique concernent différents domaines :
Dans le domaine médical de nombreuses applications liée à la transgénèse sont rencontrées :
Les productions pharmacologiques : des dizaines de molécules sont fabriquées par des cellules transgéniques, y compris d’origine végétale : de nombreuses hormones (insuline, hormone de croissance), des anticorps ou encore des vaccins (vaccin contre le cancer du col del’utérus par exemple).
L’homme OGM ou la thérapie génique : méthode thérapeutique, pour l’heure expérimentale, qui repose sur une idée simple : si un gène est responsable d’une maladie, il suffit de remplacer le gène défectueux
par le gène intact pour guérir la maladie.
De nombreuses études sont en cours pour envisager le traitement de
cancers, de maladies neurodégénératives (Alzheimer…) ou encore
des maladies acquises comme par exemple la mucoviscidose
Dans le domaine agricole, des plantes génétiquement modifiées, telles que le maïs, le soja ou le coton possédant des propriétés de résistance à des insectes ravageurs des cultures, ou de tolérance à certains herbicides ainsi que des plantes résistantes à certaines maladies, sont commercialisées et cultivées dans certains pays.
Des plantes tolérantes à des conditions de stress environnemental telles que la sécheresse, la salinité, le froid, sont en cours de développement ou à l’étude.
Dans le domaine environnemental, des recherches sont conduites sur des plantes ou des micro-organismes permettant de dépolluer les sols contaminés et plus généralement d’éliminer les contaminants de l’environnement. Ces applications sont encore au stade de la recherche.
Par exemple des peupliers transgéniques sont utilisés pour réhabiliter d’anciennes friches industrielles : ils permettent de dépolluer des sols contaminés par des métaux toxiques, en les stockant dans leurs racines…
Dans l’industrie qui utilise de plus en plus fréquemment des OGM pour faciliter leurs processus de fabrication ou améliorer les rendements.
Par exemple dans l’industrie du papier, des arbres issus de plants
transgéniques sont utilisés. Tout en conservant leurs caractéristiques physiologiques, ces arbres donnent en industrie papetière de meilleurs rendements et un papier de meilleure qualité.
Des maïs, des betteraves sucrières ou de la canne à sucre génétiquement modifiés permettent d’obtenir de forts rendements en éthanol pour la production de biocarburant…
Dans le domaine de l’alimentation, de nouveaux aliments possédant des caractéristiques telle que l’enrichissement du riz en vitamine A ou en fer, permettant de lutter contre les maladies liés à des carences alimentaires, ou une modification en acides gras des huiles afin de limiter les risques de maladies cardiovasculaires, sont en cours de développement ou d’étude.
Comment les obtient-on ?
La possibilité de fabriquer un OGM repose sur le fait que l’ADN est de même nature pour tous les organismes vivants.
De ce fait, il est possible de transférer un gène d’un organisme donneur à un organisme receveur totalement différent. L’organisme receveur exprimera alors un caractère porté par le gène transféré issu de l’organisme donneur.
La figure ci-dessous présente les techniques de création d’une plante génétique. D’autres techniques peuvent être utilisées dans le cas des animaux et des micro-organismes.
Source : http://www.ogm.org
Les gènes contiennent des signaux qui régulent leur expression. Ces signaux ne sont souvent pas compris par les cellules d’un autre organisme. Ainsi lors de l’étape d’intégration il faut modifier le gène de manière à ce que les cellules de la plante le lisent correctement et fabriquent la protéine d’intérêt. Il s’agit en particulier de modifier deux sites du gène :
le promoteur qui sert de site de fixation de l’ARN polymérase et de signal pour démarrer la transcription d’un gène ;
le terminateur, signal qui stoppe la transcription.
Le promoteur le plus couramment utilisé dans les cultures OGM est le promoteur 35S du vrus de la mosaïque du chou-fleur (CaMV 35S) qui par nature active la transcription dans tous les types de cellules végétales. Le terminateur est quant à lui celui de la nopaline synthase (NOS) provenant de Agrobactérium tumefaciens.
Partie 2 : Détection d’OGM dans un aliment et technique PCR
En Europe les aliments ne nécessitent un étiquetage particulier que s’ils contiennent une teneur en OGM > 1%.
Comment tester des aliments (ou des produits agricoles) pour savoir ceux qui contiennent des OGM ?
Deux méthodes sont actuellement utilisées :
la technique ELISA (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay) qui identifie les protéines. Mais cette technique ne peut être utiliser que sur des produits frais, les protéines étant dégradées avec le temps et les traitements des aliments.
la seconde utilise la technique de PCR (Polymerase Chain Reaction) qui identifie les séquences d’ADN qui ont été insérées dans l’OGM.
De plus, alors qu’un test ELISA est spécifique d’une protéine donc d’un OGM, un seul test PCR peut mettre en évidence de nombreux OGM qui aurait intégrer le même promoteur et/ou terminateur dans leur construction.
Principe de la PCR
La « Polymerase Chain Reaction » ou PCR est une technique d’amplification génique in vitro. Elle permet d’obtenir, à partir d’un échantillon complexe et peu abondant, d’importantes quantités d’un fragment d’ADN spécifique et de longueur définie.
Le principe est de réaliser une succession de réactions de réplication d’une matrice double brin d’ADN. Chaque réaction met en oeuvre deux amorces oligonucléotidiques (ou « primers » en anglais) qui définissent alors, en la bornant, la séquence à amplifier (amplicon).
Quels sont les acteurs de la PCR :
l’ADN à amplifier,
des amorces, spécifiques du segment d’ADN voulu,
de la Taq polymérase (ADN polymérase thermostable)
du mélange des quatre désoxyribonucléotides constitutifs de l’ADN.
La PCR est ensuite une répétition cyclique de trois phases différentes à trois températures différentes : la dénaturation, l’hybridation et l’élongation.
Voici en deux animations le principe de la PCR expliqué :
Partie 3 : Détection d’OGM dans un aliment : protocole
La technique employée utilisant une amorce pour le promoteur CaMV 35S et une pour le terminateur NOS, elle permet de détecter 85% des produits végétales modifiés génétiquement.
Ce protocole utilisent le kit GMO Investigator de la société Biorad ref 166-2501