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Arbres génétiquement modifiés : perspectives sur
l’évaluation des risques environnementaux
L’arbre transgénique : chronique d’un échec annoncé? • Colloque du CFL; novembre 2008 • THE GENETICALLY MODIFIED TREE: TALE
OF A PREDICTABLE FAILURE?
OGM, amélioration génétique, transgénique, génomique, biotechnologie?
• Organisme Génétiquement Modifié • Transgénique : Un organisme
vivant dont le génome a été modifié par l’homme
• Génome : Ensemble du matériel génétique (les gènes) d’une organisme vivant codé dans son ADN.
• Amélioration génétique : Culture sélective des arbres et croisement afin qu’ils soient mieux adaptés aux exigences forestières (forme de domestication)
• Biotechnologie : La science qui utilise des organismes vivants, leurs composantes ou leurs processus pour produire des biens et des services ou générer de nouvelles connaissances
• Amélioration génétique • OGM • Culture in vitro
OGM et amélioration génétique
X = + = vs
Croisement classique Transformation génétique
OGM et amélioration génétique
+ =
Transformation génétique
www.ied.edu.hk GCCCAATGAAACATTTCGGCATGACAGAGCCTGGAAAGAAATGTGGGATATTGGTTTAGGAGGCGTGGGGCACATGGGTGTCAAGATTGCCAAAGCCTTTGGGCTTCACGTGACAGTCATAAGCTCGTCTGATAAGAAGAAAGAAGAAGCCCTTGAAGTCCTCGGCGCCGATGCTTATCTTGTTAGCANOUVEAUGÈNEINTRODUITAGGATGCTGAAAAGATGCAGGAAGCAGCAGAGAGCCTAGATTACATAATGGACACCATACCAGTTGCCCATCCGTTGGAACCATATCTTGCCCTTCTGAAGACAAATGGAAAGCTAGTTATGCTGGGCGTTGTACCAGAGCCGTTGCACTTTGTTACTCCTCTCTTAATACTAGGGAGGAGGAGCATAGCTGGGAGTTCATCGGCAGCATGGAGGAAACGCAGGAAACTT
Modification du code génétique
De la chimie à la biotechnologie
GAAACATTTCGGCATGACAGAGCCTGGAAAGAAATGTGGGATATTGGTTTAGGAGGCGTGGGGCACATGGGTGTCAAGATTGCCAAAGCCTTTGGGCTTCACGTGACAGTCATAAGCTCGTCTGATAAGAAGAAAGAAGAAGCCCTTGAAGTCCTCGGCGCCGATGCTTATCTTGTTAGCANOUVEAUGÈNEINTRODUITAGGATGCTGAAAAGATGCAGGAAGCAGCAGAGAGCCTAGATTACATAATGGACACCATACCAGTTGCCCATCCGTTGGAACATCTTGCCCTTCTGAAGACAAATGGAAAGCTAGTTAT
Les OGMs : 30 ans déjà
1970 1980 1990 2000 2010 2020
1973
1983
1987
1996
1993
2000
2006
1991
2013
Le clonage de l’ADN
Première plante GM
Premier AGM
Essai au champ
Résistance insecte
Commercialisation plante GM
Génome du peuplier
Génomes de conifères
http://www.congenie.org/ - http://www.smartforests.ca - http://pinegenome.org/pinerefseq/
Tests aux champs d’AGM
La tordeuse des bourgeons de l’épinette
• Épidémies cycliques • Insecticide biologique connu • Efficacité reconnue
B. thuringiensis Cristal de B. thuringiensis
+ =
L’épinette anti-insecte
Épinette blanche
+ = ? Gène Bt
Insertion dans une casette
d’expression
Génome de l’épinette
Enzymes
Insecticide biologique Bt
Tests d’alimentation avec les épinettes Bt Lignée OGM (AGM pour arbre génétiquement modifié) : 100 %
de mortalité de l’insecte
Contrôle : très peu de mortalité de l’insecte
Nécessité de faire des essais au champ avec des AGMs
Buts : obtenir des données scientifiques sur l’évaluation des risques environnementaux et valider l’efficacité et les bénéfices possibles des AGMs (risks-benefits analysis) Essais de démonstration et études de cas Ces essais en champ sont les seuls effectués au
Canada, mais il y en a d’autres à l’échelle mondiale Contribuer à la mise en place d’une règlementation
appropriée pour les AGMs Échelle nationale (ACIA) Échelle internationale (Convention sur la diversité biologique)
Deux essais au champ d’AGMs
Populus - 1997 – Gène marqueur – ERE* et physiologie – Persistance de l’ADN
Picea glauca - 2000 – Protéine insecticide de
Bacillus thuringiensis – Expression du
transgène dans les aiguilles
– ERE* et physiologie – Résistance à la
tordeuse
* ERE : Évaluation des risques environnementaux
Les essais au champ d’AGMs : des conditions confinées
Déposer un document portant sur la biologie de l’espèce ciblée avec la demande de permis
Période limitée (habituellement 5 ans) Pas de floraison Rangées de garde Suivi régulier et accès limité Livre de bord et inspections régulières Et biens d’autres petits détails….
http://www.philnel.com/
L’État des forêts au Canada 2003-2004
Les arbres génétiquement modifiés représentent-ils une
menace pour nos forêts et pour l’environnement?
Une nouvelle section intitulée Pour vous
mettre au fait traite des arbres génétiquement
modifiés et de la coupe à blanc.
Résultats de l’évaluation des risques environnementaux
• Dégradation rapide de l’ADN (gène introduit) dans l’environnement
• Efficacité du transgène validée sur plusieurs années
• Pas d’influence sur la diversité génétique microbienne du sol
• Pas d’influence sur les micro-organismes associés (ex. symbioses mycorhiziennes)
• Des dizaines d’études publiées démontrant l’inocuité des AGMs
Suivi après essais (2008-2009)
• Présence de drageons de peuplier
• Aucun chez l’épinette
Suivi après essais (2013)
Des essais (confinés) au champ d’AGMs dans le monde
http://www.geosphere.com/
USA – peuplier, Pinus taeda...
Canada – peuplier, épinette...
Brésil – eucalyptus...
France – peuplier... Belgique –
peuplier...
Japon – peuplier...
Nouvelle-Zélande –pin
radiata…
Finlande – bouleau...
Chine – peuplier...
La situation aux États-Unis?
©2013 Google
• En 2008 près de 200 demandes d'essais confinés d’AGMs ont été approuvées par l’Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS). Les
essais couvrent un total de 12 États, de l'Oregon à la Caroline du Sud.
• Plus de 15 espèces d'arbres testées avec divers traits génétiques, y compris la modification de la lignine, la
résistance aux ravageurs et la tolérance au froid
Quelques exemples aux États-Unis • Restauration du châtaignier
d'Amérique par l'amélioration de la résistance aux phytopathogènes
• Introduction de la résistance aux insectes chez le frêne
• Amélioration du peuplier pour faciliter l’extraction de bioproduits (ex. éthanol cellulosique)
http://www.forestbiotech.org/
http://www.esf.edu/chestnut/
http://www.ville.kirkland.qc.ca/
Deux exemples dans le monde
“GM eucalyptus trees at five-and-a-half years old, grown in a field trial. FutureGene claims GM species grow thicker and faster than the natural plant, making it
possible for them to be grown for energy generation”
Photos de Dietrich Ewald de l’Institute for Forest Genetics and Forest Tree Breeding à Waldsieversdorf, Alleagne. Plantation de peuplier à Huairou, Prof. Meng-Zu Lu.
Évaluation des risques environnementaux • VCN : végétaux à caractères nouveaux • Les caractères peuvent être introduits en ayant recours
à la biotechnologie, à la mutagenèse ou à des techniques classiques de reproduction. – possibilité que le végétal devienne une mauvaise herbe – répercussions possibles sur la biodiversité – évaluation du phénotype par rapport à ses homologues non
modifiés – aspects de dispersion (pollen, semences, reproduction
végétative) • Localisation et taille de la plantation
– présence d’espèces compatibles – vulnérabilité d’espèces protégées
Élaboration de politiques de réglementation en harmonie à l'échelle internationale découlant d'une participation à divers
forums internationaux.
Évaluation des risques environnementaux (suite et fin)
• Le Vatican – Sécurité alimentaire
• Greenpeace – Sélection assisté par marqueurs (Marker-
Assisted Selection)
Pontificia Academia Scientiarum
Nouvelles cibles biotechnologiques pour les arbres à caractères nouveaux
• Adaptabilité aux changements climatiques – Résistance au stress hydrique, phénologie
• Augmentation de la valeur des plantations – Améliorer la production de bioproduits spécifiques – Production d’arbres avec des traits spécifiques (qualité de
la fibre) – Développer des nouveaux produits
• Occasion de protéger des essences menacées par des ravageurs exotiques (ex. pin blanc, frêne)
• Possibilité de restaurer des sites contaminés; phytoremédiation (ex. (métaux, hydrocarbures)
Génomique des arbres pour l'identification de gènes et de leurs fonctions
• Possible chez le peuplier 1. Petite taille du génome 2. Génome disponible 3. Transformation génétique
facile
Chromosome du peuplier
LB RB
A C B
A C B
Activation de gènes par insertion
Insertion aléatoire
Gènes activés?
Activation de gènes par insertion • Production de plus de 1 500 lignées indépendantes de peupliers • Essai au champ pour évaluer les phénotypes
Dr. John MacKay Dr. Sharon Regan
(Queen’s U.)
Août 2006
Septembre 2008
Développement hâtif des
bourgeons
Une semaine plus tard
Lignée D4-21; débourrement hâtif
A. Facteur de transcription: basic helix-loop-helix (bHLH) B. Liaison de l’ARN : polynucleotide adenylyltransferase family protein C. Protéine transmembranaire : mitochondrial carrier protein
A- C-
B-
Décembre 2010
L’analyse chimique du bois
Lee Gunter/Jay Chen/Gerry Tuskan Plant Systems Biology Group Biosciences Division Oak Ridge National Laboratory
L’analyse chimique du bois • La faible teneur en lignine influence la libération des sucres lors de
l’hydrolyse enzymatique afin d’améliorer la production d’éthanol • La prochaine étape consiste à identifier le(s) gène(s) responsables
du phénotype
0
5
10
15
20
25
30
E9-3 R8-39
R11-12
E22-6
E18-38
E26-16
E8-19
E11-2
DGQ-9
Loblo
Lignin analysis
Lignin
S/G
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
E9-3 R8-39
R11-12
E22-6
E18-38
E26-16
E8-19
E11-2
DGQ-9
S/G and sugar release
Glucose release
Xylose release
GlucoseXylose release
S/G
To be a VCN or not to be a VCN • VCN (végétaux à caractère nouveau)
– Basé sur le phénotype et non sur l’approche utilisée • Produire un AGM/VCN en utilisant des gènes (région
génomique) d’arbres – transgénique vs cisgénique • Produire un AGM/VCN pour améliorer les aspects
sylvicoles tels que la résistance aux ravageurs, la croissance et les propriétés de la fibre (dans les limites de la variabilité d’une population)
• Approche non AGM/VCN en identifiant les arbres d’intérêts dans des populations naturelles à l’aide des marqueurs moléculaires développés
Résistance aux ravageurs Croissance
Conditions gagnantes pour l’avenir de AGMs?
Une acceptabilité sociale accrue Une ouverture aux découvertes générées par la
génomique Un environnement économique adéquat Coûts vs bénéfices
Un contexte environnemental propice Ex. lutte aux ravageurs exotiques
La mise en place de zones d’aménagement intensif Une veille technologique de la situation à l’échelle
mondiale Outil essentiel de recherche en biologie
moléculaire et en génomique
AGM : Je m'arrête ou j'continue? • Accords internationaux
(CDB) • Élargissement et
protection des marchés • Leadership
environnemental du Canada
• Leadership environnemental du Canada
• Compétitivité du secteur forestier
• Chaîne de valeur forestière
J’ai quinze ans Épinette Bt
, qu’est-ce que je fais?
40
Collaborateurs :
41
Merci!
@ArmandSeguin
