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La résistance aux maladies
La résistance aux maladies
Les maladies peuvent provoquer des dégâts importants selon les variétés
Critère de choix selon la résistance eu piétine
Critère de choix selon la résistance eu piétine
Un critère très spécifique

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Les domaines d'application de la transgénèse


Les domaines d'application de la transgénèse
Les domaines d'application de la transgénèse
Les applications possibles sont regroupées en 4 domaines
Les domaines d'application de la transgénèse
Les applications de la transgénèse peuvent être regroupées dans quatre grands domaines :
- améliorations agronomiques,
- qualités alimentaires,
- production de molécules à intérêt industriel,
- production de molécules destinées à la santé humaine.


L'agronomie

De nombreux travaux de transgénèse concernent l'introduction de gènes de résistance aux herbicides ou aux insectes, et dans une moindre mesure, à certains virus et maladies. Associées à un usage raisonné d'herbicides et de pesticides, ces plantes transgéniques vont améliorer l'efficacité de l'agriculture, tout en respectant encore mieux l'environnement.


La résistance à des insectes
 

La bactérie Bacillus thuringiensis constitue un véritable réservoir de gènes de résistance aux insectes. En effet, les différentes souches de cette bactérie du sol recèlent plusieurs protéines insecticides ayant différents modes d'action, et affectant uniquement certains insectes. Chacune de ces protéines est codée par un seul gène, c'est donc un caractère facilement transférable par génie génétique. Plusieurs équipes ont obtenu des tabacs, des pommes de terre, des cotons, des tomates, des maïs résistants à des insectes grâce à cette source de gènes.

Dans le cas du maïs, la résistance à la pyrale est conférée par le gène Cry A, appelé communément Bt. Ce gène permet dans les cellules du maïs, la production d'une protéine qui se transforme en toxine dans le tube digestif de la pyrale. Chez les autres animaux et chez l'homme, cette protéine est simplement digérée sans aucun effet toxique.


La résistance à des maladies
 

Les virus, les champignons et les bactéries sont responsables de pertes importantes en production végétale. Or, il n'existe aucune méthode de traitement des maladies dues à des virus chez les plantes cultivées. Par transgénèse, il est possible d'obtenir des plantes résistantes aux virus. Ces plantes transgéniques synthétisent des protéines qui bloquent la multiplication et le développement des virus. Ainsi, il a été possible d'obtenir des courgettes et des melons résistant au virus de la mosaïque du concombre.

L'obtention de plantes résistant aux champignons et aux bactéries est en cours de développement.


La résistance à des herbicides
 

Le glufosinate (Basta ou Liberty) et le glyphosate (Roundup) sont des herbicides totaux qui détruisent aussi bien les mauvaises herbes que les plantes cultivées. Les gènes de résistance à l'herbicide introduits dans une plante empêchent la matière active d'agir sur celle-ci, transformant l'herbicide total en herbicide sélectif sur cette plante. Ainsi l'herbicide détruit toutes les mauvaises herbes présentes tout en respectant totalement la plante cultivée.

De plus, ces désherbants totaux ont la propriété de ne pas être rémanents. De nombreuses plantes transgéniques ont été développées pour obtenir une tolérance à ces herbicides. Il s'agit de variétés de betterave, colza, coton, maïs, pomme de terre et de soja.


L'alimentation

Il s'agit de modifier la composition d'une plante afin de lui apporter des avantages nutritionnels et gustatifs ou de lui conférer de nouvelles caractéristiques qui permettent de diversifier les débouchés.


Les qualités nutritionnelles


En alimentation animale, les recherches vont dans le sens d'un développement de plantes permettant un meilleur rendement nutritionnel et évitant l'apport de compléments nutritifs. Ainsi, il est possible d'obtenir des plantes de maïs, colza, soja à teneurs élevées en acides aminés, notamment en méthionine et lysine, et des maïs enrichis en huile. Concernant l'alimentation humaine, des travaux sont menés pour diminuer les propriétés allergènes du riz et du soja. Pour obtenir ce résultat, on cherche à introduire dans la plante un transgène qui inhibe la synthèse de la protéine allergisante.


La maturation des fruits
 

Ce sont les résultats les plus avancés concernant la qualité alimentaire. Sur le melon, sur la tomate, on a pu obtenir des variétés transgéniques à maturation retardée. Ces fruits peuvent être récoltés à un stade de maturation plus avancé, donc être plus savoureux. D'autre part, il en résulte une meilleure conservation et une aptitude au transport améliorée, réduisant les pertes.

Le melon est le premier fruit génétiquement modifié obtenu par un laboratoire de recherche français. Un gène capable de bloquer la synthèse de l'éthylène a été introduit, ce qui ralentit la maturation. Le détachement du fruit est retardé et le melon maintenu sur pied continue d'accumuler des sucres.


La transformation agro-alimentaire
 

Dans ce domaine, les champs d'application potentiels sont très variés : il peut s'agir de la production des protéines impliquées dans des procédés agro-alimentaires, ou de la modification des caractéristiques des végétaux pour optimiser leur utilisation.

Ainsi, des travaux ont permis de modifier la teneur en amidon chez la pomme de terre, afin d'augmenter la teneur en matière sèche, et de disposer ainsi de pommes de terre mieux adaptées à la fabrication de fécule, de purée ou de chips.

Des gènes ont également été transférés chez le colza pour modifier la teneur en acides gras ou pour obtenir des huiles contenant des nouveaux acides gras recherchés en alimentation humaine.


L'industrie

Les biotechnologies ouvrent de nombreuses perspectives dans les domaines de l'industrie, en produisant des molécules nouvelles (Molecular Farming) et en améliorant les procédés industriels et la qualité des produits.


Les pâtes à papier


Les lignines sont l'un des constituants majeurs du bois, mais elles gênent l'industrie papetière qui ne peut les valoriser et doit les éliminer par des méthodes coûteuses et polluantes.

Des travaux conduits par la recherche publique française ont permis de connaître les gènes impliqués dans la synthèse des lignines et de développer des variétés de peupliers transgéniques, chez lesquels le taux de lignine est fortement réduit. Ceci facilite le blanchissement de la pâte à papier et donc réduit l'impact sur l'environnement. Le même type de travail a été réalisé sur l'eucalyptus.


Les huiles industrielles


Elles sont synthétisées à partir de matières premières fossiles, dont les ressources sont limitées. Il est donc nécessaire de s'orienter vers d'autres ressources renouvelables. Parmi les nombreux programmes de recherche, on peut citer celui destiné à l'obtention d'un colza transgénique à haute teneur en acide gras érucique ou ricinoléique pour la production de lubrifiants, de matières plastiques, etc. Cette stratégie devrait favoriser le développement de lubrifiants et de plastiques biodégradables.


Les colorants
 

Un exemple original est l'obtention de cotons transgéniques de couleur grâce à l'introduction d'un gène bactérien ou végétal codant pour un pigment. Ceci évitera l'utilisation de teintures chimiques difficilement recyclables.


La santé

Génétiquement modifiées, des plantes de tabac, de maïs, ou de pomme de terre peuvent produire des molécules thérapeutiques ou des vaccins. Le grand avantage de la production de ces molécules est l'absence de risques de contamination par des virus pathogènes pour l'homme.


Les produits sanguins
 

Des recherches menées en France ont déjà permis de faire produire des protéines plasmatiques à des plants de tabac transgéniques, permettant l'obtention d'hémoglobine humaine recombinée.

Des travaux montrent qu'il est possible de synthétiser de l'albumine humaine, employée lors du traitement des traumatismes, à partir de tabac ou de pomme de terre. Cette albumine devrait être moins chère que celle issue du plasma sanguin. Cette nouvelle source permettrait de répondre à l'augmentation des besoins.

Les vaccins
 

Des chercheurs américains travaillent à la mise au point d'une banane vaccin pour l'homme, prévenant les cas de gastro-entérites provoquées par la bactérie E. coli. Il serait alors envisageable de vacciner à faible coût les populations de pays en voie de développement, les plus touchées par ces diarrhées d'origine bactérienne.

Les protéines humaines


Des travaux sont actuellement en cours pour faire produire des protéines ou des glycoprotéines à usage thérapeutique à partir de soja, de tabac, de pomme de terre, de riz ou de colza.


L'environnement

Le recours à des variétés transgéniques permet une moindre utilisation d'insecticides et d'herbicides et ouvre le champ de la recherche sur les pratiques culturales simplifiées.

Des herbicides au profil écotoxicologique favorable


La création de plantes tolérantes aux herbicides permet l'utilisation de matières actives au profil écotoxicologique favorable, c'est à dire à faible durée de vie, à biodégradabilité rapide, respectant l'environnement et à large efficacité.
Ces cultures peuvent supporter ce traitement grâce à l'introduction d'un gène de tolérance spécifique. En 1996, un nouveau système de désherbage a été lancé en Amérique du Nord sur des cultures comme le soja, le colza et le maïs.


La réduction de l'utilisation des insecticides
 


Une étude sur l'impact du coton bt (résistant aux insectes) montre qu'en 1999, les agriculteurs chinois ayant adopté des variétés bt ont consommé en moyenne 10 kg/ha d'insecticides contre 58 kg/ha pour les agriculteurs ayant cultivé des variétés non transgéniques ("impact of bt cotton in china", Carl E. Pray et al, center for chinese Agricultural Policy, Chinese Academy of Sciences, China, may 2001).


La diminution de l'érosion des sols

 

Une étude sur 5 ans (1996 à 2001) auprès de 450 cultivateurs américains de soja montre que pour 63 % d'entre eux, le développement des techniques culturales sans labour, qui permet une réduction de l'érosion des sols de l'ordre de 90 %, est rendu possible en premier lieu par l'introduction de variétés de soja transgéniques tolérant à un herbicide.


L'enrichissement du patrimoine végétal
 


La sélection classique a déjà fait la preuve de sa capacité à enrichir les espèces et variétés. Par la création de variétés nouvelles qui constitue l'objectif premier de son activité, la sélection classique a ainsi doté le "patrimoine végétal" de spécimens nouveaux. Dès les prémices de l'agriculture, cette activité de sélection empirique a été à l'origine de nombreuses variétés aujourd'hui partie intégrante de ce patrimoine.

Les biotechnologies modernes, et le génie génétique, s'inscrivent dans cette continuité avec une diversité d'objectifs. Elles ont à leur disposition des outils qui ouvrent davantage encore le champ des possibles. Dès lors, les biotechnologies vont contribuer encore à l'extension du patrimoine végétal.


Le maïs transgénique utilisant mieux l’eau disponible
 

L’amélioration des rendements du maïs est due à un grand nombre de facteurs, dont l’un des plus importants est la tolérance aux stress environnementaux. Cette amélioration est surtout attribuée à une augmentation de la performance des lignées parentales, qui sont en partie tolérantes à un déficit d’eau. En effet, pour le maïs, la période pendant la pollinisation et le début du remplissage des grains est la plus sensible à un stress hydrique.
Pourtant, l’eau est une ressource limitée dont l’agriculture est la première utilisatrice, devant l’industrie et la consommation humaine. Pour la culture du maïs, une façon de diminuer l’utilisation d’eau consiste à créer des variétés qui tolèrent une disponibilité réduite en eau, sans que leurs capacités de production n’en soient affectées.

Grâce à des études génétiques, plusieurs variétés de maïs transgéniques ont été créées par l’introduction de gènes impliqués dans la réponse à un déficit hydrique. Par exemple, un maïs plus tolérant à la sécheresse a été mis au point grâce à l’introduction par transgénèse d’un gène de sorgho, céréale africaine particulièrement tolérante à la sécheresse.

Ce gène code pour une protéine impliquée dans la photosynthèse, la PEPc (Phosphoénolpyruvate carboxylase). Les plantes transgéniques obtenues surexpriment cette protéine. Des analyses du comportement photosynthétique de ces plantes en situation de contrainte hydrique en serre ont permis de montrer que l’efficacité d’utilisation de l’eau est significativement augmentée (+ 25 %).


La résistance des plantes aux insectes ravageurs

La lutte contre les ravageurs, notamment les insectes, est réalisée essentiellement par l'utilisation d'insecticides chimiques. Suivant les cultures, les zones géographiques et les années, la fréquence et la sévérité des attaques d'insectes sont très variables. Selon les cas, l'application d'insecticide est systématique ou décidée sur la base de comptages des insectes (ou de larves) "nuisibles" lors de contrôles dans les champs.
La transgénèse offre aujourd'hui un outil supplémentaire aux agriculteurs pour limiter les traitements chimiques et protéger leurs récoltes contre les insectes et les maladies et ainsi réduire les pertes.

Pour rendre une plante résistante à un insecte, un gène codant une protéine toxique pour cet insecte a été introduit dans le génome de la plante. Jusqu'à présent, pour toutes les variétés mises sur le marché, les gènes introduits proviennent de la bactérie Bacillus thuringiensis (d'où l'abréviation Bt donnée aux plantes de ce type), bien connue depuis longtemps pour ses propriétés insecticides et largement utilisée en agriculture biologique, ainsi que par les exploitants forestiers et les jardiniers.