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Détection d'OGM dans un aliment

Catherine Chauvin, F Colomb — 2012-05-20T10:14:05Z

Cet article vous présente une méthode de détection d'OGM dans un aliment par PCR et électrophorèse d'ADN.

Les organismes génétiquement modifiés
Détection d'OGM dans un aliment et technique PCR

Protocoles expérimentaux

Partie 1 : Les organismes génétiquement modifiés

Vous pouvez retrouver à cette adresse une série d'affiche sur le thème des OGM réalisées par les étudiants de 2ème année du BTS Bioanalyses et Contrôles du lycée Léopold Sédar Senghor d'Evreux dans le cadre de la fête de la science 2010 dont le thème principal concernait la biodiversité.

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

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 :

Source : http://www.snv.jussieu.fr (Universite Pierre et Marie Curie - Paris)

Source : http://www.mheducation.com (Mac Graw Hill Education)

Réalisez une PCR grâce au laboratoire virtuel de PCR Cliquez sur l'image

Source : http://lifesciences.envmed. rochester.edu (Université de Rochester)

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.

Protocole

Résultats et diagramme d'analyses des gels

Ce protocole utilisent le kit GMO Investigator de la société Biorad ref 166-2501

TP de systématique bactérienne

F Colomb, O Beaumesnil — 2010-01-23T15:37:29Z

Vous trouverez dans cette article un certain nombre de protocole de TP sur la systématique bactérienne.

Démarrons par une introduction à la systématique bactérienne et découvrons les grands groupes bactériens

Objectif :

Aperçu général des différents groupes bactériens

Intéressons nous maintenant aux bacilles Gram négatif non exigeants et aérobies

Objectif :

Connaissance du groupe des bacilles à Gram négatif : étude des caractères différentiels entre les Enterobacteriaceae, le genre Vibrio et apparentés et le genre Pseudomonas et apparentés.

Les Entérobactéries (1ère partie) : identification bactérienne jusqu'au genre et /ou à l'espèce à l'aide d'une macrogalerie

Objectifs :

Mettre en évidence les caractères morphologiques, culturaux et biochimiques pour orienter l'étude vers la famille des entérobactéries.
Réaliser l'ensemencement d'une galerie traditionnelle d'identification en tubes (= macrogalerie)
A l'aide des tableaux dichotomiques, identifier le genre voire l'espèce de la bactérie donnée.

Les Entérobactéries (2ème partie) : identification bactérienne jusqu'au genre et /ou à l'espèce à l'aide d'une microgalerie

Objectifs :

Mettre en évidence les caractères morphologiques, culturaux et biochimiques pour orienter l'étude vers la famille des entérobactéries.
Réaliser l'ensemencement d'une galerie miniaturisée d'identification en plaque (= microgalerie)
A l'aide des tableaux dichotomiques, d'identification et du catalogue analytique, identifier l'espèce de la bactérie donnée.

Les Entérobactéries (3ème partie) : les Entérobactéries lactose + : l'exemple des coliformes

Objectifs :

Mettre en évidence les caractères morphologiques, culturaux et biochimiques pour orienter l'étude vers la famille des entérobactéries.
Réaliser l'ensemencement d'une macrogalerie en vue de la détermination de l'espèce du coliforme.
A l'aide du tableau dichotomique, identifier l'espèce du coliforme donné.
Réaliser, interpréter et conclure un test de Mackensie.

Les Entérobactéries (4ème partie) : les Entérobactéries lactose - : les genres Salmonella et Shigella ainsi que les entérobactéries DA +

Objectifs :

Mettre en évidence les caractères morphologiques, culturaux et biochimiques pour orienter l'étude vers la famille des entérobactéries.
Réaliser l'ensemencement d'une macrogalerie en vue de la détermination de l'espèce de l'entérobactérie lactose - .
A l'aide du tableau dichotomique, identifier l'espèce de l'entérobactérie lactose - .

Les Entérobactéries (5èmepartie) : le sérotypage de Salmonelles et le test de l'uréase rapide

Objectifs :

Reconnaître des colonies suspectes sur milieu sélectif spécifique
Mettre en oeuvre un test d'orientation rapide vers le genre Salmonella
Identifier la bactérie suspecte suite au résultat de l'uréase rapide par ensemencement d'une galerie réduite
Déterminer le sérotype d'une salmonelle identifiée biochimiquement par la technique du sérotypage

Intéressons nous maintenant aux genres Pseudomonas et apparentés

Objectifs :

Exploiter les caractères de différenciation des genres pour orienter l'identification.
Identifier l'espèce bactérienne grâce à la galerie biochimique.

Enfin terminons par l'étude des genres Vibrio et apparentés

Objectifs :

Exploiter les caractères de différenciation des genres pour orienter l'identification.
Identifier l'espèce bactérienne grâce à la galerie biochimique et au tableau biochimique

TP d'introduction à la microbiologie

F Colomb, O Beaumesnil — 2010-01-23T15:00:49Z

Vous trouverez dans cette article un certain nombre de protocole de TP d'introduction à la microbiologie.

Démarrons par le microscope photonique (1ère partie) :

description
utilisation
et entretien

Objectifs :

Décrire les éléments du microscope optique et en expliquer les rôles
Définir les termes de grossissement, grandissement et pouvoir séparateur
Utiliser et entretenir correctement le microscope

le microscope photonique (2ème partie) :

Objectifs :

Mesurer un champ microscopique à différents grossissements (x 100, x 400, x 1000)
Définir la microscopie en contraste de phase, fond noir et en lumière UV
1er jour

Découvrons ensuite la diversité du monde microbien par l'observation
microscopique de différents micro-organismes

Objectifs :

Respecter les règles de sécurité, savoir organiser sa paillasse et
maîtriser la manipulation aseptique
Réaliser un frottis et une coloration au bleu de méthylène
Observer, décrire et comparer plusieurs types de cellules
Evaluer la taille de micro-organismes dans un champ microscopique

Réalisons des examens microscopiques : coloration de
Gram et état frais

Objectifs :

Savoir réaliser une préparation microscopique colorée par la
technique de Gram
Savoir différencier des bactéries à Gram positif des bactéries à Gram
négatif
Déterminer le principe de la coloration de Gram
Savoir réaliser une suspension bactérienne
Savoir réaliser un état frais et comprendre son interprétation

Réalisons des techniques d'ensemencements et des examens
macroscopiques des cultures bactériennes

Objectifs :

Connaître les techniques d'ensemencement (GN, GNi, BN)
Déterminer l'intérêt d'un isolement
Savoir décrire les caractères macroscopiques en milieu liquide et sur gélose inclinée solide
Savoir décrire une colonie isolée sur gélose nutritive en boîte de Pétri
Savoir mettre en relation des résultats de l'observation macroscopique des colonies avec les examens microscopiques réalisées sur cette souche.

Découvrons les caractères culturaux des bactéries

Objectifs :

Connaître différentes conditions de culture et déterminer leur intérêt
Connaître différents milieux de culture et déterminer leur intérêt

Enfin, intéressons nous aux métabolismes énergétique et glucidique des bactéries

Objectifs :

Connaître les techniques d'étude de la respiration bactérienne grâce aux méthodes d'étude des métabolismes énergétique et glucidique
Mettre en oeuvre des différentes techniques permettant d'étudier le métabolisme glucidique

1ère partie
2ème partie