La modification génétique des plantes

L’Homme cherche toujours à ameliorer la productivité, la qualité et la variété des plantes qu’il cultive. Pendant des millénaires, les agriculteurs ont selectionné dans leurs champs, les meilleurs grains pour les semer ou le recours aux techniques de la multiplication végétatives pour conserver les variétés désirées. 

Depuis les années 1950, après la découverte de la génétique et grâce aux avancées technologiques, les chercheurs produisent de nouvelles variétés de certaines plantes utiles à l’Homme.

Le transfert de génes (transgénèse) s’accompagne généralement de l’apparition d’un nouveau caractère. Une copie du gène d’intérêt est introduite dans la plante. Son expression, responsable du nouveau caractère. Les exemples dans ce domaine sont nombreux : introduction d’un gène de résistance à des insectes, à des pathogènes, gène de tolérance à des herbicides, à la sécheresse ou la salinité des sols, ou encore modification de la composition des graines …

  • Comment obtient-on des plantes génétiquement modifiées ?

  • Quels sont les avantages et les inconvénient des plantes génétiquement modifiées ?

1 – Comment obtient-on des plantes génétiquement modifiées ?

1 – 1 – Un exemple de transgénèse naturelle

Agrobacterium tumefaciens est une bactérie qui se développe dans le sol. Elle est attirée par des composés phénoliques dégagés par les plantes lorsqu’elles sont blessées. Au niveau de cette blessure, Agrobacterium est capable de se fixer sur les cellules du végétal et d’induire la formation d’une galle (prolifération de tissus de la plante) lui fournissant des substrats. Depuis 1974, on sait que cette induction est due au transfert d’un petit fragment du matériel génétique (ADN plasmidique) depuis la bactérie jusque dans le génome des cellules de la plante.

L'infection de la plante par Agrobacterium induit le développement d'une galle. (les échelles ne sont pas respectées)

https://planet-vie.ens.fr/

Agrobacterium transfère un fragment d'ADN (l'ADN-T) dans le génome de la plante. (Les échelles ne sont pas respectées)

Transgénèse / Agrobactérium tumefaciens ( d’après Weidner et Furelaud)

1 – 2 – Les étapes de la réalisation d’une plante transgénique

Il existe de nombreuses stratégies pour obtenir des plantes transgènique. On va se limiter à un exemple de ces stratégies.

Le document suivant montre les étapes de la transgénèse pour la production du maïs résistant à un insecte, la pyrale qui provoque de gros dégâts dans les tiges de maïs réduisant
ainsi la production. Le genome d’une bactérie du sol (Bacillus thuringiensis) contient le géne responsable de la fabrication de la protéine toxique pour les larves de pyrale du maïs.

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article3002

1 – En exploitant le document, décrire les étapes de la transgénèse chez cette plante.

1 – Les étapes de la transgénèse chez le maïs.

Identification et isolement du gène responsable de la fabrication de la protéine toxique pour les larves de pyrale du maïs à partir du génome du Bacillus thuringiensis, en utilisant des enzymes de restriction.

– Introduction du gène dans un vecteur : plasmide

– Transfert du vecteur dans agrobacterium tumefaciens

– Transfert et intégration du gène dans le génome de la cellule végétale

-Culture et Sélection des cellules transformées débarrassées de leur paroi

– Division cellulaire et régénération de plantules modifiées

– Culture des plants ayant acquis le caractère nouveau et la fabrication de la protéine toxique pour les pyrales du maïs.

2 – Les avantages des plantes génétiquement modifiées

La transgénèse chez les plantes permet d’apporter des solutions à des problèmes très variés. Ils touchent aussi bien l’agronomie, l’amélioration des qualités alimentaires …

– Production de plantes résistantes
Les plantes génétiquement modifiées peuvent présenter des caractères qui leur permettent de résister à des maladies, à des attaques d’insectes, à de faibles quantités de précipitations, à certains herbicides … selon le gène inséré. Ces caractères permettent donc d’augmenter les rendements.

– Moins de produits chimiques

Certains PGM présentement commercialisés sont utilisés dans le secteur des grandes cultures. Par leurs caractéristiques (tolérance à certains herbicides, résistance aux insectes et aux maladies), ils permettraient de réduire l’usage de certains herbicides et insecticides. Il pourrait donc y avoir un avantage – quoiqu’indirect – sur la santé humaine, puisque plusieurs de ces composés chimiques sont connus pour leurs propriétés toxiques. Les risques d’intoxication seraient diminués, car il y aurait moins de résidus de ces produits, autant dans l’air que sur les aliments destinés à la consommation.

– Des aliments plus nutritifs

Par la transgénèse, il serait possible de modifier la valeur nutritive d’un aliment pour résoudre un problème de nutrition. Ces aliments GM sont principalement destinés aux populations des pays en voie de développement qui souffrent de carences, notamment en vitamine A ou en fer.

– Des aliments moins allergènes

L’une des avenues de recherche explorées par le génie génétique consiste à réduire le pouvoir allergène des protéines présentes dans certains aliments. Certains chercheurs tentent d’empêcher le gène de produire la protéine allergène, alors que d’autres travaillent à modifier la structure de la protéine pour la rendre non allergène. Les plantes ciblées sont actuellement le soja, le riz, la pomme de terre et l’arachide.

3 – Les inconvénient des plantes génétiquement modifiées

 – Pour l‘environnement

Les plantes génétiquement modifiées risquent de transférer leur matériel génétique aux plantes non modifiées des champs alentours et ainsi de les contaminer.
De plus, certaines plantes résistant aux herbicides, les agriculteurs peuvent en pulvériser des quantités importantes, ce qui pourra entraîner une pollution des sols (et un danger alimentaire).

– Pour l’homme et les animaux

Les plantes génétiquement modifiées peuvent produire des antibiotiques. Ces dernières pourraient favoriser l’émergence de sources de bactéries résistantes aux antibiotiques dangereuses pour l’Homme. D’autres plantes génétiquement modifiées produisent des substances insecticides, fongicides. Leur consommation pourrait être toxique et provoquer des allergies. La surconsommation des plantes génétiquement modifiées pourrait entraîner la formation de tumeurs.

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