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L’arbre transgénique : Chronique d’un échec annoncé?

Plan de la présentation • OGMs , AGMs ; définitions et mise en contexte • Les AGMs à quelles fins (objectifs)? • La règlementation des essais au champs • L’étude des impacts potentiels sur l’environnent • Les défis à relever pour les AGMs de deuxième génération

OGM et AGM ? Organisme/Arbre Génétiquement Modifié Existe aussi sous le nom de plante ou arbre transgénique Croisement classique X = Transformation génétique vs + =

Des exemples d’OGM • • Vaccins (Twinrix pour l’hépatite; fièvre jaune) Micro-organismes (bactéries, levures…) Souris (recherche médicale) Plantes

Le code génétique est partagé par tous les organismes vivants

Les premiers développements en transgénèse végétale • Introduction of Genetic Material into Plant Cells, Caplan et al. (1983) • Inheritance of Functional Foreing Genes in Plants, Horsch et al. (1983)

Des OGM dans nos assiettes • • Canola Maïs Soya Pomme de terre …et des arbres transgéniques • Peuplier avec résistance au glyphosate (Fillatti et al 1987) • Épinette blanche avec gène marqueur (Ellis et al. 1993)

Développement des AGMs ; mise en contexte • Nécessité ou curiosité intellectuelle? • Croyance de quelques visionnaires ? (Institut national forestier de Petawawa) • Innovation technologique nécessaire ? • Plus rapide que l’amélioration génétique traditionnelle ? • Un outil de recherche fondamentale!

La tordeuse des bourgeons de l’épinette • • Épidémie récente Insecticide biologique connu Efficacité reconnue Opportunité de développement d’une nouvelle solution biotechnologique

Le clonage du gène de Bacillus thuringiensis

Évaluer l’expression du gène

Tests d’alimentation avec les épinettes Bt

Impact sur les autres insectes? Des solution potentielles è Expression très ciblée de la protéine insecticide (aiguilles blessées) è Protéine insecticide à spectre ciblé è Approche basée sur les mécanismes de résistance endogène (ex. résines et terpènes)

Végétaux à caractères nouveaux (VCN) PNT: plant with novel traits Ø Responsabilité du Bureau de la biosécurité végétale (BBV/PBO) Ø Le BBV travaille en étroite collaboration avec le Module d'évaluation de la dissémination dans l'environnement des produits de la biotechnologie, qui est responsable de l'étude des VCN quant à leur sûreté pour environnement. Ø Loi sur la protection des végétaux (Plant Protection Act) Ø Loi sur les semences (Seeds Act) Canadian food inspection agency (CFIA) Agence canadienne d’inspection des aliments (ACIA)

Qu'est-ce qu'un VCN? • Un VCN est une plante qui contient un caractère nouveau pour l'environnement canadien et susceptible de compromettre l'utilisation spécifique et sécuritaire de la plante, sur le plan de l'environnement et de la santé humaine. • Les caractères peuvent être introduits en ayant recours à la biotechnologie, à la mutagenèse ou à des techniques classiques de reproduction et, dans une certaine mesure, avoir des répercussions sur le flux génétique, l'exposition aux phytoravageurs, les organismes non ciblés ou la biodiversité.

Les essais menés par le SCF üCes essais en champ sont les seuls effectués au Canada üEssais de démonstration et études de cas üÉvaluer les effets physiologiques potentiels de la transgénèse üIls visent à évaluer à long terme la stabilité de l’expression des transgènes dans des conditions naturelles üÀ développer les connaissances sur l’impact potentiel des AGM sur l’environnement.

Essais au champ en conditions confinées d’AGMs § Présenter un document scientifique décrivant la biologie de l’espèce ciblée avec la demande de permis § § § Période limitée (habituellement 5 ans) Pas de floraison Rangées de gardes Suivi régulier et accès limité Livre de bord et inspections régulières Et biens d’autres petits détails…. Canadian food inspection agency Agence canadienne d’inspection des aliments

Essais au champ d’AGMs Populus - 1997 – Gène marqueur – Physiologie – Persistance de l’ADN

Essai au champ de peuplier GM 1997 2006 2005 2002

Essais au champ d’AGMs Populus - 1997 – Gène marqueur – Physiologie – Persistance de l’ADN Picea glauca - 2000 – Protéine insecticide de Bacillus thuringiensis – Expression du transgène dans les aiguilles – Physiologie – Résistance à la tordeuse

Essai au champ d’épinettes B. t. en 2000

Essai au champ d’épinettes GM 2006 2004

Étude des impacts potentiels (1) • Pas d’altération du phénotype observé • Expression du transgène stable à long terme • Dégradation rapide de l’ADN (gène marqueur) dans l’environnement • Efficacité du transgène validée sur plusieurs années

Étude des impacts potentiels (2) • Pas d’influence sur la diversité génétique microbienne du sol • Pas d’influence sur les microorganismes associés (ex. mycorhizes)

Induction du transgène chez les essais au champ de peuplier GM Gène marqueur sous le contrôle d’un promoteur inductible par blessure (PIN) Blessures ou éliciteurs promoteur Région codante ARNm enzyme

Expression inductible du gène marqueur • Gène marqueurréaction enzymatique simple • Prélever les branches • Traitements en serre

Induction par blessure du gène marqueur (transgène)

Parmi les responsabilités de l'ACIA • Élaboration de politiques de réglementation en harmonie à l'échelle internationale découlant d'une participation à divers forums internationaux. • Approbation de la dissémination en milieu ouvert de VCN; • Approbation et inspection des essais de recherche au champ en conditions confinées de VCN; • Examen des demandes d'importation de VCN; • Élaboration de politiques de réglementation nationales en rapport avec la dissémination de VCN dans l'environnement;

Reconnaître l’importance de la biotechnologie moderne et la nécessité d’établir des règles d’utilisation claires • Sommet de la Terre de Rio de Janeiro - 1992: une stratégie globale pour un développement durable – Convention sur la diversité biologique (CDB) • Protocole de Carthagène sur la prévention des risques biotechnologiques relatifs à la CDB (proposé en 2000 et effectif en 2003). – Conférence de Kuala Lumpur (2004) – Conférence de Montréal (2005) – Conférence de Curitiba (2006)

Le Protocole de Carthagène (CPB) • Traite des mesures à prendre principalement lors des mouvements transfrontaliers afin d’éviter les effets négatifs potentiels des OGM sur la biodiversité et la santé, en vertu du principe de précaution. – Exclu les produits pharmaceutiques – Importance d’obtenir des informations scientifiques sur les effets défavorables potentiels, sur la conservation et l'utilisation durable de la diversité biologique

La valeur de la biodiversité: "biens et services" fournis par les écosystèmes ü ü ü La fourniture de bois, de carburant et de fibre La fourniture de logements et de matériaux de construction La purification de l'air et de l'eau La détoxication et la décomposition des déchets La stabilisation et la modération du climat La modération des inondations, de la sécheresse, des températures extrêmes et de la force des vents La fertilité des sols, notamment, le cycle de renouvellement des nutriments La pollinisation des plantes, y compris des nombreuses plantes cultivées La lutte contre les parasites et les maladies La conservation des ressources génétiques qui entrent, pour une part essentielle, dans la production des plantes cultivées et des animaux d'élevage, des médicaments, et d'autres produits Des avantages d'ordre culturel et esthétique La faculté d'adaptation au changement

Le seul déploiement commercial: peupliers B. t. en Chine From Dietrich Ewald of the Institute for Forest Genetics and Forest Tree Breeding in Waldsieversdorf,

Essais en Chine Prof Sun Zhang-Xu Shandong Agricultural University Photo Steven Strauss

Cibles concrètes (moyen et long terme) • La résistance aux insectes et maladies et l’adaptabilité – Les changements climatiques et l’augmentation des échanges commerciaux risquent de favoriser l’émergence de ravageurs (exotiques et locaux) • Augmenter la productivité de plantations (particulièrement la qualité) afin de réduire la pression de l’exploitation des forêts naturelles – Production d’arbres avec des traits spécifiques (qualité de la fibre) – Développer de nouvelles opportunités (production d’éthanol cellulosique) – Diminuer la quantité de lignine afin de réduire les coûts énergétiques de transformation. • Occasion de restaurer des essences décimées par des ravageurs exotiques (ex. pin blanc)

Améliorer la qualité de la fibre • Intérêt pour certaines voies de synthèse: ex. lignine, cellulose • Caractéristiques recherchées; approches multiples… Sticklen 2008

La synthèse de la lignine Phenylalanine PAL Cinnamate C 4 H 4 -Coumarate 4 CL 4 -Coumaroylaldehyde CCR 4 -Coumaroyl. Co. A 4 -Coumaroyl. HCT shikimate/quinate Caffeoyl-Co. A HCT Soluble and cell wall bound phenolics CCo. AOMT Ferulate 4 CL Sinapate CCR Feruloyl-Co. A 4 CL Sinapoyl-Co. A C 3 H Caffeoylshikimate/quinate CAD Coniferyl -alcohol CA 5 H/F 5 H 5 -Hydroxyconiferylaldehyde Coniferyl-aldehyde CCR Hamberger et al. P-hydroxyphenyl/alcohol COMT CAD Sinapoylaldehyde Sinapoylalcohol Lignin Flavonoids CAD

Améliorer la qualité de la fibre Croisement ou AGM Mutation / interférence de l’ARN Chapple et al. 2007

Essai au champ de peuplier transgénique en France • Peuplier modifié génétiquement afin de diminuer le contenu en lignine • Réduction de l’expression du gène codant pour la CCR Leplé et al 2008

Mutant CAD de pin

Croisements classiques et AGMs Phénotype d’intérêt Plantes modèles Gène d’intérêt üGénomique et cartes génétiques üBanques de données sur la fonction des gènes üBiochimie et biologie moléculaire Arbres à caractères nouveaux ? Croisement Validation par transgénèse Sélection assistée par marqueur Arbres améliorés

Qu'est ce qu'un VCN? • Un VCN est une plante qui contient un caractère nouveau pour l'environnement canadien et susceptible de compromettre l'utilisation spécifique et sécuritaire de la plante, sur le plan de l'environnement et de la santé humaine. • Les caractères peuvent être introduits en ayant recours à la biotechnologie, à la mutagenèse ou à des techniques classiques de reproduction et, dans une certaine mesure, avoir des répercussions sur l'enherbement, le flux génétique, l'exposition aux phytoravageurs, les organismes non ciblés ou la biodiversité.

Un futur pour les AGMs? üAméliorer l’acceptabilité sociale üEnvironnement économique propice ØContexte coûts vs bénéfices üContexte environnemental propice ØEx. lutte aux ravageurs exotiques üAménagement de plantations intensives üOutil essentiel de recherche en biologie moléculaire et en génomique THE ENTS Lord of the Rings: The Two Towers (2004)

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