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La trangénèse et les OGM ( organismes génétiquement modifiés).
Janvier 1999

Francis Duchiron

Introduction
Alors que le débat se développe au niveau de l'acceptation des OGM (Organismes génétiquement Modifiés), il apparaît que certains des acteurs de ce débat ignorent ce qui ce cache derrière ce terme. Car pour moi beaucoup des problèmes et questions posées viennent de l'ignorance de ce sujet et donc de la peur qu'engendre toujours l'inconnu. Au cours de ce papier je vais essayer de préciser les différents axes et thématiques que cela implique, ainsi que les différentes conséquences prévisibles de l'utilisation de ces techniques tant pour les aspects médicaux que les aspects agro-alimentaire et environnementaux.


Définition
Qu'est ce que la transgénèse ? Il s'agit de la possibilité de faire exprimer une partie du patrimoine génétique d'un organisme (qualifié d'organisme donneur) par un autre organisme d'une espèce différente (organisme hôte). Cette technique permet donc des échanges génétiques entre des espèces que l'évolution a séparée. Ce point qui est souvent présenté comme cela de manière brut est à nuancer fortement. En effet la transgénèse ne génère pas d'hybride contre nature, ceux ci ne seraient de toute façon pas viables ; il s'agit de transfert limité d'un ou tout au plus de quelques éléments génétiques qui vont entraîner la modification de quelques aspects limités de l'hôte. Hors, ce type de transfert interspécifique existe dans la nature via certains virus (le virus de la grippe est ainsi susceptible de faire passer du matériel génétique entre les oiseaux, les porcs et les primates dont l'homme).


Comment çà marche
La transgénèse n'est possible que parce que l'ensemble des êtres vivants (au moins sur la planète Terre) parle la même langue au sens génétique. Jacques Monod disait " ce qui est vrai pour le colibacille est vrai pour l'éléphant " ; le code génétique est universel et commun (il y a bien quelques petites variantes, mais pour rester dans l'analogie linguistique ce sont des accents comme l'accent québécois, marseillais ou parisien, il y a des différences mais tout le monde se comprend). Ceci implique que si vous donnez à lire à un colibacille un morceau du patrimoine génétique de l'éléphant il est capable de le lire, de le comprendre, et donc d'effectuer les instructions qu'indiquent ce fragment. Mais vous allez me dire, dans la nature cela ne se produit jamais ! Ce n'est pas si évident. Il y a des colibacilles parmi la flore digestive de l'éléphant et il semble bien que certains échanges aient lieu de manière naturelle avec des fréquences extrêmement basses (10puissance-12 ou moins, il n'y a pas 10puissance12 éléphants sur terre (çà se saurait) mais 10puissance12 est à peu près le nombre de micro-organismes par gramme de contenu intestinal).

Un peu d'histoire
C'est au début des années 1970 que les premières expériences de transgénèse ont été réalisées chez le colibacille par 3 chercheurs, 2 américains (Boyer et Cohen), et un français (Rambach, élève de Monod à Pasteur). Ces chercheurs ont pour la première fois réussi à faire exprimer dans le colibacille un gène c'est à dire une séquence d'ADN (acide désoxyribonucléique) provenant d'un autre micro-organisme. Ce type d'expériences s'est très vite généralisé et est devenu un outil classique d'étude du monde microbien et au plan appliqué pour transformer les microbes en usines à molécules. Mais dès cette époque les chercheurs ont pris conscience de ce qu'ils faisaient et en 1973 était décrété un moratoire sur ces expériences lors de la conférence d'Azilomar, afin d'établir des règles d'éthiques pour ces expériences. C'est à la suite de ce moratoire qu'on été défini les règles actuelles pour ce type de travaux, et il est important de le signaler à la seule initiative des chercheurs qui ont demandé qu'on leur impose des règles à respecter. Ce moratoire a duré 6 mois et très vite les techniques se sont perfectionnées et ont permis la transgénèse de la totalité des espèces vivantes.

Un peu de technique
Pour réaliser une transgénèse plusieurs conditions sont nécessaires :

1/ disposer d'un ADN donneur
La première étape consiste à préparer l'ADN, pour cela par des techniques assez simples on extrait l'ADN de la cellule qui contient l'information désirée. Si extraire l'ADN total d'une cellule est relativement simple, identifier le fragment (gène) qui porte l'information recherchée est toujours plus délicat. Aussi la première étape consiste à réaliser ce que l'on appelle une banque de gène. Pour cela on introduit l'ADN extrait par petit morceau dans des cellules bactériennes (le plus souvent le colibacille), et ensuite on testera ces cellules une à une afin de déterminer la bonne cellule, c'est à dire celle qui contient le gène désiré. Pour cela diverses techniques de criblages existent, et il est courant de cribler plusieurs milliers de clones avant de trouver le bon. Les firmes spécialisées considèrent un délai de 3 semaines comme raisonnable pour trouver le bon gène en absence de problème particulier (certain gènes sont beaucoup plus long à obtenir). Le clone (nom donné à la cellule bactérienne (ou autre) isolée après criblage) contenant le gène identifié, il est alors très aisé d'en extraire le gène, de le purifier, et éventuellement le modifier pour qu'il puisse s'exprimer correctement (corriger les différences d'accents pour revenir à la comparaison linguistique).
2/ choisir un hôte
C'est à dire définir le type d'organisme dans lequel on souhaite faire exprimer ce gène. Une plante, un animal, une bactérie, un champignon, en fait n'importe quel type de cellules vivantes peut servir d'hôte. Il n'existe plus aujourd'hui d'organismes ou cette technique ne soit pas possible. Le choix ne dépend que des contraintes lié à l'objectif recherché. Pour la production de molécules d'intérêt la cellule hôte est le plus souvent une bactérie ou un champignon unicellulaire comme la levure de boulangerie. Il est ensuite très aisé de cultiver cet organisme dans de grandes cuves spécialisées (appelées fermenteurs) et d'en extraire le produit désiré. Mais l'hôte peut être un organisme plus complexe, plante ou animal supérieur homme compris (cas de la thérapie génique). Dans le cas des organismes supérieur on distingue 2 types de transgénèse , la transgénèse somatique quand le gène est introduit dans des cellules différenciées et la transgénèse germinale quand le gène est introduit dans les cellules sexuelles (pollen, ovule) ou dans l'œuf après la fécondation et avant la première division cellulaire. La conséquence de ces 2 types différents est que la transgénèse somatique ne concerne qu'un seul individu et n'est pas transmissible à la descendance de l'individu. Au contraire de la transgénèse germinale qui est elle héréditaire et est transmise à la descendance en suivant les lois de Mendel. La thérapie génique chez l'homme est une transgénèse somatique alors que le maïs de Novartis est une transgénèse germinale.
3/ introduire le gène dans le génome de l'hôte
Pour cela il faut disposer de ce que l'on appelle en jargon scientifique d'une technique de transformation. C'est l'étape la plus délicate du système ; s'il n'y a pas de problème particulier pour les bactéries, il existe un état physiologique naturel appelée état de compétence ou la bactérie est naturellement capable d'incorporer de l'ADN exogène. Pour les cellules dites eucaryotes (champignons, plantes animaux), c'est un peu plus compliqué.

Animaux paradoxalement c'est pour la transgénèse germinale des animaux que c'est le plus simple, on procède simplement par microinjection directe dans l'œuf à l'aide d'une microseringue, injection réalisée grâce à un micromanipulateur sous microscope. L'œuf est introduit ensuite chez une mère (au sens femelle de l'animal hôte) porteuse pour un développement normal. La transgénèse somatique est par contre particulièrement difficile, elle nécessite des outils supplémentaire appelés vecteurs, ceux qui sont actuellement les plus utilisés sont des virus modifiés (rappelez vous que les virus sont des agents naturels de transgénèse spontanée), les plus utilisés dérivent des nombreux virus causant les classiques rhumes. Mais il faut reconnaître que les vecteurs actuels ne sont pas très performant. A côté des expériences sur des animaux entiers, il est aussi possible de transformer des cultures de cellules animales (aussi simple que les bactéries). Ces cellules peuvent être mises en culture pour certain cas particulier (c'est utilisé pour produire certain médicaments ou dans certaines thérapie génique ou l'on prélève des cellules au malade que l'on transforme, cultive et réintroduit ensuite au malade).


Plantes on ne pratique que la transgénèse germinale, mais avec des variantes. En effet les plantes présentent une propriété particulière à savoir que pour la plupart des plantes on est aujourd'hui capable de régénérer un individu complet à partir de cellules en culture. Aussi il suffit de transformer des cellules végétales et ensuite de régénérer la plante pour avoir une transformation de type germinale, la plante régénérée transmettant les caractères à sa descendance. La transformation des cellules végétales est par contre relativement complexe et beaucoup plus difficile que les cellules animales ou bactériennes. La technique la plus utilisée aujourd'hui est celle de la biolistique. Technique qui consiste à adsorber l'ADN sur des microbilles d'or et ensuite d'introduire ces microbilles dans la cellules par projection violente sur la cellule, la cellule va alors incorporer l'ADN et se diviser, on alors des cellules végétales en culture transformées. Elles peuvent être utilisée telle quelle ou passer dans le cycle de régénérescence pour redonner la plante complète.

Ou sont les contraintes : techniques, financière ou autre
Les contraintes techniques sont aujourd'hui très faibles voir quasi nulles. Construire des micoorganismes, plantes ou animaux transgéniques, est aujourd'hui à la portée de n'importe quel laboratoire de microbiologie (pour les microbes), de physiologie végétale (pour les plantes) ou de physiologie animale (pour les animaux). L'équipement pour ce type d'expérience est relativement simple et peut être acheté par n'importe quelle société de ce domaine y compris les PME, c'est pour cela qu'il existe beaucoup de PME (startup) dans ce domaine surtout aux USA mais aussi en Europe. Les contraintes financières les plus élevées viennent non pas des techniques de transgénèse elle même, mais du respect des normes fixées dans les différents pays pour éviter d'une part le risque de dissémination accidentel des organismes modifiés et le risque pour l'expérimentateur (la recherche utilise ces techniques sur de nombreuses maladies). Si ces contraintes sont plutôt bien respectées dans les pays industrialisés (USA, Europe , Japon), on ne sait pas si c'est le cas dans les autres pays utilisant cette technologie (Chine, Inde, Pakistan, Brésil, Argentine, pour ceux dont on connaît quelque chose). A titre indicatif rien qu'en France il existe déjà plusieurs milliers de techniciens maîtrisant parfaitement ces technologies. Certaines expériences sont même réalisées au lycée aujourd'hui dans les disciplines biologiques des lycées techniques (préparation au BTS).

Que fait on de cette technique
Il y a deux grands domaines d'utilisation : santé et agro-alimentaire.

1/ domaine de la santé
Toutes les protéines d'origine humaine d'intérêt thérapeutique (hormones, interférons, cytokines, facteur de coagulation …) sont dès aujourd'hui totalement produites par des organismes transgéniques, soit des bactéries (cas de l'insuline) soit des cellules en culture (certaines hormones), soit dans le lait d'animaux transgéniques (facteur 8 et facteur 9 pour les hémophiles, produit par des brebis et des chèvres transgéniques). L'utilisation de cette technique est un grand progrès en terme de santé car les produits obtenus de cette manière sont d'une qualité bien meilleure, si en 1984 la production des facteurs 8 et 9 (par transgénèse) pour les hémophiles avait été au point, il n'y aurait eu aucun cas de sida chez les hémophiles, car les produits de la transgénèse sont totalement exempt de virus ce qui n'est pas le cas des produits d'extraction humain (nous sommes tous des porteurs sains pour certains virus !), de même il n'y aurait pas eu de cas de Creutzfeld Jacob chez les enfants traités à l'hormone de croissance. A côté de ces produits pharmaceutiques, il y a aussi les vaccins, y compris ceux pour les maladies infectieuses classiques. La plupart des vaccins sont produits aujourd'hui par des micro-organismes transgéniques. Il faut signaler que c'est un vaccin qui a été le premier système transgénique diffusé à grande échelle dans la nature. Vous avez tous entendu parler de la campagne de vaccination contre la rage des renard sauvages. Cela a été réalisé en larguant dans les zones de la pandémie rabique des doses de vaccins (dissimulés dans des appâts) obtenus par technique de transgénèse (préparé par la société Pasteur Mérieux). A côté de ces produits se développe ce que l'on appelle la thérapie génique en santé humaine. Cela consiste à injecter un ADN dans les cellules de malade, cela s'applique évidemment à l'ensemble des maladies génétiques (plus de 3000 connues à ce jour, dont les plus fréquentes sont en France la mucoviscidose et les myopathies) mais aussi au traitement de certains cancers et éventuellement de certaines maladies infectieuses comme le sida (où des pistes intéressantes sont en cours d'exploration). Il s'agit dans ce cas de transgénèse somatique . Aucun de ces traitement n'est encore opérationel, les plus avancés en sont au stade des essais cliniques. Si sur le papier il s'agit effectivement du remède idéal pour ces maladies, la réalisation pratique est plus complexe, car il s'agit d'introduire le fragment d'ADN non plus dans une cellule (transgénèse germinale) mais dans les milliards de cellules du tissu à soigner chez l'individu malade. Toute la difficulté réside dans le vecteur chargé de transporter l'ADN dans les bonnes cellules. Comme il semble utopique (en l'état actuel) de réussir à transformer l'ensemble des cellules concernées, il est probable que le traitement sera chronique pour les malades. Il faut savoir qu'il n'est pas nécessaire que toutes les cellules soient saines pour que les symptômes de la maladies disparaissent, un certain pourcentage de cellules saines est souvent suffisant, par exemple dans le cas de l'anémie falciforme, maladie génétique héréditaire des globules rouges dont les 2 allèles sont codominant (allèle normale et allèle malade " muté "), il existe donc 3 type chez les porteurs ceux qui n'ont qu'un seul type d'allèle, 100% normal ou 100% muté et ceux qui sont à 50/50, hors ces derniers sont tout à fait normaux sans aucun symptôme de la maladie (ils sont même naturellement résistant au paludisme). La thérapie génique est donc une voie très prometteuse pour toute ces maladies, et dans ce cas personne ne la conteste bien qu'il s'agisse de transgénèse humaine. De plus il faut savoir que se prépare le thérapie génique germinale, dont les caractères seront transmissibles à la descendance, elle est plus simple que la somatique. Et il y a pour cela une demande forte des malades qui ne veulent pas voir leurs enfants atteints de la même maladie qu'eux.


2/ domaine agro-alimentaire
C'est le deuxième grand domaine d'utilisation de la transgénèse. Au sein de ce domaine on peu distinguer 2 sous domaines, celui des additifs produit par des organismes transgéniques et celui des organismes transgéniques eux même destinée à l'alimentation.

Cas des additifs : ces produits ne posent pas de controverse pour le moment (peut être par pur ignorance de leur existence). On trouve parmi eux essentiellement les enzymes utilisées comme auxiliaires technologiques dans de nombreux procédés agro-alimentaire, citons comme exemple les 3 enzymes nécessaire à la transformation de l'amidon en glucose (il se produit ainsi environ 30 millions de tonnes de glucose par an au niveau mondial, dont la moitié est utilisée par l'industrie agro-alimentaire), ces enzymes sont aujourd'hui entièrement produites par des micro-organismes transgéniques. Il en est de mêmes pour certains autres additifs comme certains acides aminés (cas de la thréonine) ou de certaines vitamines (cas de la B12). Si cette production ne pose de problème c'est que le produit fini ne contient pas de transgène, de ce fait il n'y a aucune différence entre le produit fini classique et celui obtenu à l'aide d'outil transgénique, du glucose est toujours uniquement du glucose quelque soit sa méthode d'obtention. Il existe quelque cas plus discutés c'est lorsque l'additif " transgénique " est susceptible de se retrouver dans le produit fini, c'est le cas pour certaines enzymes comme la présure utilisée en fromagerie par exemple, et qui se retrouve dans le fromage terminé.

Cas des aliments transgéniques : il s'agit des plantes et animaux transgéniques destinés à la consommation humaine (les fameuses OGM). Je parlerais surtout des plantes car pour le moment il n'existe pas encore d'animaux transgéniques destinés à la consommation humaine (il y a bien eut une tentative de porc transgénique en Australie, mais elle est resté sans suite). Le seul domaine ou il pourrait y avoir des animaux transgéniques rapidement est celui de l'élevage laitier. On peut penser par exemple que des vaches exprimant le gène de la BST (hormone de la lactation) pourraient remplacer avantageusement les injections de cette hormone (obtenu par des bactéries transgéniques) telles qu'elles sont effectués aujourd'hui (aux USA uniquement, ou cette pratique est courante), de telles vaches existent probablement déjà dans les fermes laboratoire de Monsanto (la firme qui produit déjà la BST). Que peut on faire comme plante transgénique ? j'aurais tendance à répondre Tout.

Quelle sont les cibles actuelles ?
il y a principalement 2 types de cibles recherchées La résistance aux maladies, les plantes aussi ont leur propre système " immunitaire " de défense vis à vis des maladies qui leurs sont spécifiques et il est possible par les techniques de transgénèse de rendre les plantes résistantes à des infection virales, bactériennes ou fongiques, c'est le cas pour des variétés de riz déjà cultivé en extrême orient. L'intérêt de ce type de transgénèse est évident, la plante étant naturellement résistante n'est plus malade (au moins pour une maladie), ce qui entraîne 2 choses, d'une part un meilleur rendement (il n'y a plus de perte lié à la maladie) et aussi une diminution des traitements, il n'est plus nécessaire de faire des traitements préventifs ou curatif sur le champ. Quel intérêt pour le consommateur, c'est plus difficile à cerner car la plante présente les mêmes propriétés que la plante non transgénique, elle contient un gène supplémentaire et donc au moins une protéine supplémentaire qui sera consommée. Il faut donc savoir l'incidence de cette protéine sur l'homme qui la consomme. Dans le cas des résistances aux maladies les stratégies choisies sont selon moi totalement sans danger pour le consommateur. En effet le plus souvent il s'agit de faire produire par la plante une protéine de l'organisme phytopathogène qui sert d'inducteur aux systèmes de défenses naturels de la plante. Hors dans les champs de plantes non transgénique même traités il existe toujours un taux résiduel non nul de plantes malades qu'il est impossible de séparer des plantes saines, ce qui signifie que depuis toujours (depuis que l'homme consomme ces plantes) il consomme régulièrement des protéines de l'organisme phytopathogène, donc celle qui sont produite directement dans les plantes ne sont pas plus gênantes que celles qui viennent de la maladie elle même. Dans le même type de démarche les semenciers construisent des plantes résistantes aux insectes ravageurs. C'est le cas du maïs Novartis résistant à la pyrale. Pour cela ils ont introduit dans le maïs le gêne d'une toxine insecticide d'origine bactérienne, ce qui entraîne la production de cette toxine dans le maïs et lorsque la pyrale commence à attaquer la plante elle est tuée par la toxine. Cette toxine étant présente dans la plante elle sera consommé par l'homme, quelle est son incidence, car là il n'y en pas dans les plantes non transgéniques. Cette toxine est connue depuis très longtemps et est largement utilisé en traitement curatif des cultures de maïs classique, elle est étudiée depuis longtemps et est considérée comme totalement non toxique pour l'homme (autrement elle n'aurait pas pu être autorisée en traitement curatif). Par contre il existe un risque environnemental, car en effet cette toxine est normalement rapidement dégradée dans le sol lorsqu'elle est ajoutée sur le champ, mais là elle est produite en continu par le maïs donc continuellement présente, cela peut avoir plusieurs type d'incidence, entraîner une surmortalité des lépidoptères (insectes cibles de cette toxine) et d'autre part favoriser l'émergence de souches de pyrale résistantes donc qu'il sera beaucoup plus difficile à contrôler y compris pour les cultures non transgéniques. Par ailleurs la plupart des plantes transgéniques actuelles contiennent un gêne de résistance à un antibiotique, cela n'a aucune utilité pour la plante elle même, ce n'est qu'un résidu des méthodes qui ont servit à produire la plante transgénique. Ce problème est en passe d'être résolu, car on en parle aujourd'hui car arrive sur le marché les premières générations de plantes transgéniques qui ont été mises au point il y a 10 ans (compte tenu des délais d'autorisation qui sont très long). Hors, les techniques ont fait des progrès et les nouvelles générations de plantes transgéniques qui vont arriver sur le marché sont totalement dépourvues de ce type de gènes. Enfin dernier type de plantes actuellement disponibles, celles possédant un gène de résistance à un herbicide. C'est probablement selon mon point de vue personnel les plus gênantes (pour faire un mauvais jeu de mot). L'intérêt est évident pour l'agriculteur il peut traiter son champ avec l'herbicide seul ses semis transgéniques pourront pousser, il aura donc un meilleur rendement puisqu'il n'y a plus aucune compétition avec les plantes de l'environnement qui sont détruites. Quel est le risque ? Il est à nouveau principalement environnemental, puisque il va y avoir une pression de sélection pour favoriser l'apparition de plantes résistantes à l'herbicide. Mais de plus comme l'on reste au sein du monde végétal il peut y avoir des transferts horizontaux de gènes. C'est dire des croisements entre les plantes transgéniques et les plantes sauvages apparentées, s'il n'y a pas trop de risque avec le maïs en France (pas de maïs sauvage chez nous), il n'en est pas de même avec le colza ou la betterave pour lesquelles il existe des variétés sauvages capables de se croiser avec les plantes transgéniques, donc d'acquérir par croisement le gène de résistance et devenir elle même résistante, et de ce faite incontrôlable puisque l'herbicide n'aura plus d'action. De plus les plantes transgéniques peuvent devenir elle même des " mauvaises herbes " pour d'autres culture.


Que doit en attendre ?
Dans le domaine santé c'est clair que c'est extrêmement intéressant puisque cela apporte des solutions à des problèmes qui n'en n'ont pas actuellement. Pour le domaine agro-alimentaire, c'est plus discutable, car l'avantage est surtout une augmentation de rendement, et en période de surproduction est ce vraiment utile la question peut légitimement être posé. Ceci entraînant une réduction des coûts de production pour l'agriculteur et pour la firme productrice de semences. Pour que cela soit admissible par le consommateur il faut que le gain que cela apporte en terme économique soit partagé, donc qu'il y ait une baisse des prix à la consommation. On peut aussi avoir un gain écologique avec les plantes résistantes aux maladies car cela diminuera les produits chimiques nécessaire pour la bonne santé des cultures. Ceci est vrai pour les pays industrialisés, par contre pour les pays en développement la problématique est différente, car ces pays sont loin d'avoir atteint l'autosuffisance alimentaire et pour eux tout ce qui peut augmenter la production est bon à prendre. Et dans ces pays ils ne se posent pas de questions et les plantes transgéniques risquent de devenir rapidement la norme agricole. Ainsi les surfaces cultivées en riz transgénique en Chine, bien que non connues avec exactitude sont probablement très importantes, et si ces cultures donnent satisfaction dans un délai relativement court (5 à 10 ans) il est probable que la totalité des cultures de riz en extrême-orient se fera avec des variétés transgéniques.

Pour conclure
La transgénèse est arrivé à un tel stade de développement qu'il est devenu quasi impossible de l'empêcher, c'est facile, techniquement relativement bon marché à réaliser, et présentant des intérêts économiques. Dans la société libérale qui est la nôtre (qu'on le veuille ou non, il faut constater que c'est la réalité), il y a tous les ingrédients pour que cela continue de se développer. Comme les scientifiques et les firmes sont (quand même) plutôt respectueux de la loi, il faut canaliser ce développement de manière à d'une part minimiser les risques (le risque zéro n'existant pas) et informer le consommateur, de manière à ce qu'il puisse choisir ce qu'il mange en toute connaissance, pour ce qui est des applications agro-alimentaires. Les applications dans le secteur santé étant elles non contestables. J'espère que ce papier, encore trop long, quoique très succinct vous aura permis de vous faire une idée sur ces OGM et ces manipulations dont on nous rabâche les oreilles.




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