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

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

2 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

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

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

5 Le code génétique est partagé par tous les organismes vivants

6 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)

7 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)

8 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!

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

10 Le clonage du gène de Bacillus thuringiensis

11 Évaluer l’expression du gène

12 Tests d’alimentation avec les épinettes Bt

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

14 Végétaux à caractères nouveaux (VCN) PNT: plant with novel traits
Responsabilité du Bureau de la biosécurité végétale (BBV/PBO) 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. Loi sur la protection des végétaux (Plant Protection Act) Loi sur les semences (Seeds Act) Canadian food inspection agency (CFIA) Agence canadienne d’inspection des aliments (ACIA)

15 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.

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

17 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

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

20 Essai au champ de peuplier GM
1997 2006 2002 2005

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

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

23 Essai au champ d’épinettes GM
2006 2004 2004

24 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

25 Étude des impacts potentiels (2)
Pas d’influence sur la diversité génétique microbienne du sol Pas d’influence sur les micro-organismes associés (ex. mycorhizes)

26 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

27 Expression inductible du gène marqueur
Gène marqueur- réaction enzymatique simple Prélever les branches Traitements en serre

28 Induction par blessure du gène marqueur (transgène)
Fold increase of 2 not as high----- after 48 hrs 10-20x

29 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;

30 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 : 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) En 1999, la population mondiale a atteint les 6 milliards. Les experts des Nations Unies prévoient que le monde devra trouver les ressources nécessaires pour faire face à une population de 9 milliards d'individus dans 50 ans. Mais déjà la demande qui pèse sur les ressources naturelles progresse plus vite que le niveau de la population: si, depuis 1950, cette dernière a été multipliée par un petit peu plus de deux, l'économie mondiale, elle, a quintuplé. Et, ses bénéfices ne sont pas répartis également: la croissance économique a essentiellement eu lieu dans un nombre relativement faible de pays industrialisés. Conférence de Kuala Lumpur A l’occasion de la première conférence des parties du Protocole de Carthagène qui s’est déroulée à Kuala Lumpur (Malaisie) en février 2004, il a été décidé, sur une base provisoire, que sur les documents accompagnant les OGM destinés à l’ usage en confiné ou à la libération volontaire dans l’ environnement, devront figurer les noms communs, scientifiques, commerciaux (s’ils existent) de tous les OGM ainsi qu’un code d’identification international unique permettant de se référer à un réseau Internet « biosécurité » <BCH (Biosafety Clearing House) belge du protocole de Carthagène >. Un Groupe de Travail international a été constitué afin de déterminer le régime juridique  des sanctions et les responsabilités qui seront appliqués en cas d’atteinte à l’environnement ou à la santé par des OGM . Ce travail devrait être  terminé vers 2008. Conférence de Montréal La 2ème réunion des Parties à Montréal ( 30 mai-3 juin 2005 ) s’ est penchée sur la question de l’ harmonisation internationale des méthodes d’ évaluation et de gestion des risques des OGM. Un groupe d’ experts spécifiques a été institué afin de préparer des projets de décisions pour la 3ème réunion des Parties qui aura lieu au Brésil en 2006.  Lors de la réunion, les pays signataires ont été exhortés à accorder des financements aux recherches sur les impacts socio-économiques des OGM et à sensibiliser le public dans les matières liées aux objectifs du Protocole.  Un appel a été lancé afin d’aider les pays en développement à établir leurs capacités législatives, scientifiques et techniques en matière de biosécurité liée aux OGM. Lors de la conférence, aucun accord n’ a pu être trouvé concernant la documentation qui doit accompagner les OGM destinés à l’ alimentation lors de leurs mouvements transfrontières. En effet, les dissensions persistent à ce sujet entre les pays exportateurs d’ OGM et les autres Parties. Contrairement à l’ UE, plusieurs des grands pays exportateurs ne possèdent pas de système de traçabilité des OGM autorisés. Dès lors, il est difficile de confirmer la présence d’ OGM dans les cargaisons composées de mélanges et de préciser leur quantité. Conférence de Curitiba A la 3ème réunion des Parties qui s’est déroulée à Curitiba ( Brésil ), du 13 au 17 mars 2006, un compromis a été obtenu sur les exigences d’ information devant être reprises dans la documentation accompagnant, dans leurs mouvements transfrontières, les OGM directement destinés à l’ alimentation ou la transformation. Ce compromis établit une balance entre les intérêts des pays importateurs et exportateurs ainsi que ceux des pays industrialisés et en développement . Ce compromis, désormais connu sous le nom de « règles de Curitiba », exige que la documentation accompagnant de tels OGM destinés à la production commerciale indique clairement : - lorsque leur identité est connue, que la cargaison contient des OGM destinés à cet usage exclusivement (en précisant leur identité) - si leur identité n’est pas connue avec certitude, que la cargaison peut contenir un ou des OGM (dont l’ identité doit aussi être précisée ) de (ou des) l’ espèce(s) présentes dans la cargaison. Les règles de Curitiba précisent aussi que les exportations doivent respecter les législations des pays importateurs, qui peuvent donc, en accord avec les demandes du Protocole et les autres obligations internationales, imposer des exigences supplémentaires (par exemple la mention de seuils d’ OGM contaminants dans des cargaisons déclarées ne pas contenir d’OGM) . Ce système sera revu, sur base de l’ expérience, à la 6ème réunion des Parties, avec la possibilité de ne conserver alors que le marquage «  contient ». Ce débat crucial a monopolisé l’ attention faisant passer au second plan les autres thèmes à l’agenda de la réunion. Ils seront re-examinés à la 4ème réunion des Parties, à la lumière des données récoltées dans le cadre du fonctionnement de ce tout jeune Protocole. Seront ainsi reconsidérés : l’ évaluation des risques (plusieurs séminaires seront organisés sur ce sujet, dans différentes régions du globe, dans les deux prochaines années), l’ établissement de normes de transport, les droits et responsabilités des pays de transit, l’ évaluation de l’ efficacité du Protocole. Cependant, l’aide aux pays en voie de développement dans le domaine de la bio-sécurité, a été pointé comme un élément essentiel tout au long de cette réunion.  

31 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 "Utilisation en milieu confiné" s'entend de toute opération, entreprise dans un dispositif, une installation, ou toute autre structure physique, faisant intervenir des organismes vivants modifiés qui sont réglementés par des mesures spécifiques qui en limitent effectivement le contact avec le milieu extérieur, et l'impact sur ce milieu;

32 La valeur de la biodiversité: "biens et services" fournis par les écosystèmes
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

33 Le seul déploiement commercial: peupliers B.t. en Chine
Damage caused by the Asian longhorn beetle: Bt poplars are only resistant to leaf-eating pests. Researchers are trying to develop effective genetic engineering strategies against the wood-eating Asian longhorn beetle. l’agrile du frêne et le longicorne étoilé From Dietrich Ewald of the Institute for Forest Genetics and Forest Tree Breeding in Waldsieversdorf,

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

35 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)

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

37 La synthèse de la lignine
Phenylalanine PAL Cinnamate CAD 4-Coumaroyl-aldehyde P-hydroxy-phenyl/alcohol C4H CCR 4CL 4-Coumarate 4-Coumaroyl-CoA 4-Coumaroyl-shikimate/quinate HCT HCT C3H Flavonoids Caffeoyl-CoA Caffeoyl-shikimate/quinate CCoAOMT Lignin CCR 4CL CAD Coniferyl-alcohol Ferulate Feruloyl-CoA Coniferyl-aldehyde CA5H/F5H Soluble and cell wall bound phenolics 5-Hydroxyconiferyl-aldehyde COMT CCR 4CL CAD Sinapoyl-aldehyde Sinapoyl-alcohol Sinapate Sinapoyl-CoA Hamberger et al.

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

39 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

40 Mutant CAD de pin

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

42 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.

43 Un futur pour les AGMs? Améliorer l’acceptabilité sociale
Environnement économique propice Contexte coûts vs bénéfices Contexte environnemental propice Ex. lutte aux ravageurs exotiques Aménagement de plantations intensives Outil essentiel de recherche en biologie moléculaire et en génomique Plantations d’arbres comme complément à l’exploitation forestière traditionnelle Augmentation constante de la demande en bois à l’échelle mondiale Investissement pour le long terme Besoin d’augmenter la productivité sur des espaces plus restreints (coûts associés au transport) Amélioration génétique pour des caractéristiques sylvicoles (résistance aux ravageurs, croissance, qualité de la fibre, propriétés du bois…) THE ENTS Lord of the Rings: The Two Towers (2004)

44 L’équipe