La transgénèse chez les végétaux

Une fois que le ou les gènes d'intérêt ont été isolés puis multipliés (plus il y a de copies, plus le taux de succès est élevé), ils sont introduits dans le génome d'un végétal non GM en utilisant, le plus souvent, des morceaux de feuilles appelés « explants ». C'est à partir de ces explants que la plante modifiée se développera.

L'introduction de gènes dans les explants s'effectue, le plus souvent, à l'aide de l'une des deux méthodes suivantes :

  • Transfert indirect à l'aide d'une bactérie
    Les gènes d'intérêt sont transférés par l'action d'une bactérie, Agrobacterium tumefaciens, qui les transporte vers l'ADN des cellules des explants. Cette bactérie du sol a la capacité naturelle de transférer une partie de son ADN aux cellules des plantes1 2. La bactérie est mise en contact avec les explants pour transférer le gène d'intérêt. Cette méthode est la plus courante pour réaliser la transgénèse chez les végétaux.
  • Transfert direct à l'aide d'un canon à particules
    Les gènes d'intérêt sont préalablement fixés sur des microbilles de métaux inertes, comme l'or ou le platine. Par la suite, les microbilles sont projetées à haute vitesse sur les explants à l'aide d'un canon à particules. La figure illustre la méthode de transfert de gènes chez les plantes à l'aide d'un canon à particules. Les gènes d'intérêt sont fixés sur des microbilles de métaux. Ces microbilles sont projetées très rapidement dans les morceaux de feuilles. L'ADN se libère dans le liquide à l'intérieur des cellules végétales. Méthode de transfert de gènes chez les plantes à l'aide d'un canon à particules

Régénération de la plante à partir des explants GM

Lorsque l'on dépose les explants GM sur des milieux nutritifs spéciaux, des tiges, des feuilles et des racines émergent après un certain temps. Cette capacité de produire une plante à partir d'un tissu tient à la capacité naturelle des cellules végétales tant GM que non GM de régénérer une plante entière à partir d'une cellule

La figure illustre le processus de régénération en culture in vitro de la plante à partir des explants GM. Première étape : une plante traditionnelle qui a poussé dans un milieu stérile est utilisée pour faire des explants. Ces explants sont le plus souvent des morceaux de feuilles.  Deuxième étape : des cellules végétales forment les explants. Les gènes sont introduits dans ces cellules.  Troisième étape : des cals. Placées sur un milieu nutritif approprié, les cellules des explants forment des cals, c'est-à-dire des agglomérations et des proliférations de cellules sur lesquelles se développeront des petites plantes.  Quatrième étape : des tiges et des feuilles apparaissent sur les cals. Les nouvelles plantes transgéniques seront conservées dans un tube de verre stérile.  La plante GM conçue en laboratoire ne sera pas directement cultivée aux champs. Une procédure d'approbation auprès d'un organisme réglementaire est essentielle avant d'en arriver là.

La plante GM conçue en laboratoire ne sera pas directement cultivée au champ. Une procédure d'approbation, ancre vers approbation) auprès d'un organisme réglementaire est essentielle avant d'en arriver là.

Comment savoir si le transfert du ou des gènes d'intérêt a réussi?

Les modifications génétiques apportées aux explants sont le plus souvent invisibles à l'œil nu. Il faut alors disposer d'un moyen pour séparer les explants GM des explants non GM. Ainsi, avant de procéder à l'insertion des gènes par les techniques décrites ci-dessus, un gène dit « marqueur » est aussi ajouté au gène d'intérêt. Ce gène marqueur provoque, par exemple, un changement de couleur des explants GM.

Les gènes marqueurs

Les gènes marqueurs les plus utilisés en transgénèse ont d'abord été ceux qui procurent aux cellules végétales GM une résistance à un antibiotique. Ce gène marqueur, associé au gène d'intérêt, permet à la cellule végétale GM de synthétiser une enzyme capable de détruire ou d'inactiver un antibiotique donné. Ainsi, lorsque les explants GM sont placés sur un milieu qui contient cet antibiotique, ceux qui contiennent le gène marqueur croissent normalement, alors que les autres ne se développent pas.

Quoique considérées comme négligeables par certaines études3 4, les possibilités de risques pour la santé humaine et animale qui pourraient découler de l'absorption de ces gènes de résistance aux antibiotiques soulèvent une certaine polémique. Pour cette raison, les chercheurs s'appliquent maintenant à développer d'autres méthodes de marquage5 6 comme :

  • l'utilisation de molécules mises en évidence par une réaction chimique7 8;
  • l'utilisation d'un gène qui permet la croissance de la plante sur des milieux de sélection contenant un sucre particulier9 10;
  • l'utilisation d'un gène provoquant la fluorescence des explants GM9 11 12;
  • la suppression du gène marqueur après la sélection des cellules GM13 14.