Les Principes de Modification

 

 

 

 

Organisme donneur possédant le gène à transmettre.

 

La première étape de la fabrication d'un OGM consiste à identifier et à prélever un gène dans un organisme donneur. Ce gène sera ensuite transféré dans un autre organisme, qui peut être très éloigné de l'organisme donneur : on peut transférer un gène de bactérie dans une plante. Cette opération, appelée transgénèse, est possible du fait que la structure de l'ADN et que le code génétique sont les mêmes dans tous les organismes vivants (universalité du code génétique).

Repérer et isoler le gène d'intérêt.

 

Le gène à transférer est choisi en fonction du caractère que l'on veut conférer à la plante qui le reçoit. Dans le cas de la résistance à un insecte, on va par exemple choisir un gène qui code une protéine qui est toxique pour l'insecte. Grâce aux progrès réalisés dans le domaine de la génomique , de nombreux outils sont disponibles pour repérer l'emplacement de ce gène dans le génome de l'organisme donneur (bactérie par exemple). Le gène est isolé à l'aide d'enzymes de restriction qui fonctionnent comme des ciseaux capables de couper l'ADN à un endroit précis. Il est constitué d'un promoteur (P), d'une séquence codante (C) et d'un terminateur (T) : le promoteur et le terminateur indiquent le début et la fin de la séquence codante qui est utilisée par la machinerie cellulaire de l'organisme donneur pour fabriquer la protéine que le gène code.

 

On extrait le plasmide de l'organisme donneur. Celui-ci comprend le gène d'intérêt à conférer.

 

Le plasmide est constitué d'un promoteur, d'un terminateur et d'une séquence codante.

 

Du gène d'origine au gène chimère.

 

A partir du gène d'origine, on construit un gène chimère en insérant la séquence codante du gène d'origine entre un terminateur et un promoteur utilisables par la machinerie cellulaire de la plante (P' et T' respectivement). On insère également des gènes marqueurs, qui permettront de suivre le gène d'intérêt au cours des étapes ultérieures du processus de fabrication de la plante génétiquement modifiée. L'un des promoteurs les plus couramment utilisés pour fabriquer des plantes génétiquement modifiées est le promoteur 358 du virus de la mosaïque du chou-fleur (P358).

 

 

 

Multiplication du gène chimère.

 

Le gène chimère doit être produit en grande quantité avant d'être transféré dans le génome de l'organisme. Pour cela, on l'introduit dans le plasmide d'une bactérie ( escherichia coli) que l'on met en culture afin qu'elle se multiplie. Lors de cette multiplication, le plasmide peut « perdre » le gène chimère qui ne contient pas d'informations indispensables à la bactérie. C'est pourquoi on introduit des gènes marqueurs dans le gène chimère, afin de repérer et sélectionner les bactéries filles porteuses de ce gène.

Les premiers gènes marqueurs utilisés étaient des gènes de résistance à un antibiotique : dans ce cas, seules les bactéries porteuses du gène chimère sont capables de se multiplier sur un milieu contenant l'antibiotique. Dorénavant, on s'oriente vers l'utilisation d'autres gènes marqueurs tels que le gène de la bétaglucuronidase par exemple, qui permet de sélectionner les bactéries en utilisant des techniques de fluorescence.

 

 

Voici le processus de multiplication du gène chimère contenu dans le plasmide.

 

 

Transfert du gène chimère dans les cellules végétales

 

Le transfert du gène chimère peut être réalisé de deux manières :

 

-Chez les animaux : On emploie souvent la technique de « micro-injection » pour obtenir des animaux transgéniques ou génétiquement modifiés. À l'aide d'une aiguille extrêmement fine, on injecte une solution de molécules d'ADN contenant les gènes conférant les caractères souhaités, comme la résistance à la maladie, dans des cellules animales, habituellement embryonnaires. Les gènes sont incorporés au génome cellulaire de l'animal, de sorte que les cellules commencent à manifester les caractères déterminés par le nouveau gène. Cette technique de micro-injection pourrait s'avérer précieuse en agriculture.

 

De nombreuses expériences sont faites sur la drosophile.

Chez les bactéries : à l'aide d'une bactérie du genre agrobacterium . Dans ce cas, on exploite l'aptitude naturelle de deux bactéries du sol, agrobacterium tumefaciens et agrobacterium rhizogenes , à transférer une partie de leur ADN dans le génome des cellules végétales. La technique consiste à remplacer ce fragment d'ADN par le gène chimère produit en grande quantité dans l' escherichia coli et à infecter des cellules des tissus végétaux avec l' agrobacterium ainsi modifié. Cette méthode est utilisée avec succès sur le colza, la pomme de terre ou la tomate.

 

 

-par transfert direct. La méthode la plus utilisée est la biolistique : cette technique consiste à projeter des microbilles d'or, de platine ou de tungstène enrobées de l'ADN à transférer sur des cellules ou des tissus végétaux à l'aide d'un canon à particule. Les microbilles pénètrent dans les cellules où l'ADN qu'elles portent est libéré. Cette méthode est utilisée sur des plantes telles que le maïs ou le soja, chez lesquelles le transfert par agrobacterium est inefficace.

 

 

 

 

Quelle que soit la méthode de transfert utilisée, une partie des cellules soumises à la transformation ne sera pas génétiquement modifiée, soit parce que l'ADN à transférer ne sera pas entré dans ces cellules, soit parce qu'il ne sera pas intégré dans leur génome.

Il faut souvent sélectionner les organismes qui ont été effectivement modifiés.

 

Régénération d'une plante

 

Les cellules ou les tissus végétaux soumis à la transformation sont mis en culture sur un milieu sélectif : de même que précédemment, on utilise la propriété de l'un des gènes marqueurs intégrés dans le gène chimère pour sélectionner les cellules génétiquement modifiées. La plante obtenue après génération devra ensuite être testée afin de vérifier que le caractère introduit est transmissible à la descendance et qu'il confère bien à la plante l'avantage escompté.