Plantes génétiquement modifiées
INTRODUCTION
Voici la démarche permettant de réaliser une modification génétique :
Les différentes techniques seront détaillées dans les sous-onglets suivants.
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Étape 1 : Identifier, isoler, intégrer et multiplier un gène d'intérêt
La première étape est l'identification d'un caractère que l'on veut introduire dans la plante, comme par exemple des caractères de qualité nutritionnelle, la résistance à certains insectes, à certaines maladies, à des herbicides, etc. Le gène d'intérêt peut provenir de tout organisme vivant, plante, animal ou bactérie puisque le code génétique est universel. Il doit ensuite être isolé de l'organisme donneur. Il est intégré dans une construction génétique associant souvent un gène marqueur. Ce gène marqueur permet de sélectionner les cellules qui ont intégré le gène d'intérêt. La construction est ensuite multipliée (clonée) afin de disposer d'une quantité suffisante d’ADN pour son introduction dans les cellules végétales que l'on veut transformer.
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Étape 2 : Transférer le gène
Il y a plusieurs méthodes pour introduire un gène dans une cellule :
- La transformation (ou transfection) biologique/transfert indirect
Cette technique utilise une bactérie du sol, Agrobacterium, qui a la propriété de réaliser naturellement la transformation génétique d'une plante, afin de la parasiter. Ainsi, une construction génétique introduite dans la bactérie (rendue avirulente au préalable) sera transférée dans la plante et intégrée à son génome. C'est la technique la plus couramment utilisée.
Nous étudierons également la méthode de lipotransfection.
- Le transfert direct
Cette technique fait intervenir :
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soit une projection d’ADN dans les cellules de la plante par l'utilisation d'un canon à particules qui projette dans les cellules des microparticules enrobées d'ADN (Biolistique),
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soit l'introduction d'ADN dans des protoplastes par action d'un agent chimique ou d'un champ électrique (Électroporation).
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soit par la méthode de micro-injection
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soit par la méthode de transfert mécanique
Les cellules issues de différents types de tissus végétaux peuvent être soumises à la transformation. Selon les espèces, ce seront des disques foliaires, des sections de tige, des cotylédons, des embryons, des microspores ou des protoplastes. Par exemple, chez le tabac et la tomate, on utilise des disques foliaires ; chez la pomme de terre, la transformation génétique peut se faire sur des protoplastes.
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Étape 3 : Régénérer et évaluer les plantes transformées
Après sélection des cellules transformées, il faut régénérer les nouvelles plantes transgéniques. Les cellules transformées se développent d'abord en cals, larges amas de cellules indifférenciées. Après quelques semaines, on observe le développement de pousses. Elles sont alors placées dans un nouveau milieu de culture permettant le développement des racines. Quand les racines sont suffisamment développées, les plantules sont repiquées en pot et acclimatées en serre.
La régénération in vitro des cellules transformées est une étape difficile à maîtriser. Aussi, le génotype, le type de tissus et les conditions de culture sont choisis en fonction de leur aptitude à la régénération.
Les plantes régénérées sont ensuite analysées pour confirmer l'insertion de la construction génétique dans leur génome. Des analyses moléculaires sont conduites dans ce sens. Des études sur l'expression du gène ont lieu à plusieurs stades, ce qui permet de caractériser le niveau d'expression et le comportement de la plante exprimant le nouveau caractère.