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LES PLANTES TRANSGENIQUES: BIOREACTEURS POUR LA PRODUCTION DE PROTEINES RECOMBINANTES A USAGES THERAPEUTIQUE ET BIOPHARMACEUTIQUE Dr NATO AIME Maître de.

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1 LES PLANTES TRANSGENIQUES: BIOREACTEURS POUR LA PRODUCTION DE PROTEINES RECOMBINANTES A USAGES THERAPEUTIQUE ET BIOPHARMACEUTIQUE Dr NATO AIME Maître de Conférences Maître de Conférences Bât. 360 Bât. 360 Institut de Génétique et Microbiologie UMR UPS/CNRS 8621 UMR UPS/CNRS 8621 Université Paris Sud XI Université Paris Sud ORSAY Cedex France Tél. : Fax :

2 1) LA TRANSGENESE VEGETALE : PRINCIPES- APPLICATIONS 2) ASPECTS FONDAMENTAUX DE LA PRODUCTION DES PROTEINES HETEROLOGUES CHEZ LES PLANTES - Avantages des cellules végétales par rapport aux cellules animales et aux micro-organismes 3) AGRICULTURE MOLECULAIRE VEGETALE - Aspects génétiques de lagriculture moléculaire chez les plantes - Modifications post-traductionnelles et purification de la protéine recombinante - Les techniques de lagriculture moléculaire 4) EXEMPLES DE PRODUCTION DES MOLECULES BIOACTIVES PAR LES PLANTES TRANSGENIQUES 5) CONCLUSIONS - PERSPECTIVES POUR L'INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE PLAN DU COURS

3 LA TRANSGENESE VEGETALE (1/3) PRINCIPES-APPLICATIONS DOMAINE DE BIOTECHNOLOGIES DOMAINE DE BIOTECHNOLOGIES CHANGEMENTS TECHNOLOGIQUES LIES A LINGENIERIE GENETIQUE CHANGEMENTS TECHNOLOGIQUES LIES A LINGENIERIE GENETIQUE NOMBREUX DOMAINES DAPPLICATION : NOMBREUX DOMAINES DAPPLICATION : AGRICULTURE AGRICULTURE AGROALIMENTAIRE AGROALIMENTAIRE INDUSTRIES INDUSTRIES ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENT SANTE-PHARMACIE SANTE-PHARMACIE

4 LA TRANSGENESE VEGETALE (2/3) LE CODE GENETIQUE EST UNIVERSEL PAS DE DIFFERENCES FONDAMENTALES ENTRE LA NATURE DES GENES DESPECES ANIMALES OU VEGETALES. PAS DE DIFFERENCES FONDAMENTALES ENTRE LA NATURE DES GENES DESPECES ANIMALES OU VEGETALES. UN GENE DUNE ESPECE INTRODUIT DANS LE GENOME DUNE AUTRE ESPECE CODERA POUR LA MEME PROTEINE QUE LESPECE DONT IL PROVIENT. UN GENE DUNE ESPECE INTRODUIT DANS LE GENOME DUNE AUTRE ESPECE CODERA POUR LA MEME PROTEINE QUE LESPECE DONT IL PROVIENT. LINTRODUCTION DUN GENE DINTERET SE FAIT DANS UNE PLANTE, ON PARLE DE TRANSGENESE VEGETALE ET DES OGM. LINTRODUCTION DUN GENE DINTERET SE FAIT DANS UNE PLANTE, ON PARLE DE TRANSGENESE VEGETALE ET DES OGM.

5 LINTEGRATION DANS LE GENOME EST ALEATOIRE ET LA SEGREGATION EST DE TYPE MENDELIENNE. LINTEGRATION DANS LE GENOME EST ALEATOIRE ET LA SEGREGATION EST DE TYPE MENDELIENNE. LA TRANSFORMATION EST ENVISAGEABLE LORSQUE LA REGENERATION IN VITRO EST POSSIBLE A PARTIR DES CELLULES OU DES TISSUS. LA TRANSFORMATION EST ENVISAGEABLE LORSQUE LA REGENERATION IN VITRO EST POSSIBLE A PARTIR DES CELLULES OU DES TISSUS. APRES LA REGENERATION DES PLANTES,LA SELECTION DES TRANSGENIQUES SE FAIT GRACE A LA RESISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES, HERBICIDES… APRES LA REGENERATION DES PLANTES,LA SELECTION DES TRANSGENIQUES SE FAIT GRACE A LA RESISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES, HERBICIDES… LEXPRESSION DU GENE DINTERETSE FAIT PAR LA VERIFICATION DE LA PRODUCTION DE LA MOLECULE RECOMBINANTE. LEXPRESSION DU GENE DINTERETSE FAIT PAR LA VERIFICATION DE LA PRODUCTION DE LA MOLECULE RECOMBINANTE. LA TRANSGENESE VEGETALE (3/3)

6 INTRODUCTION DE LADN DANS LE NOYAU DE LA CELLULE VEGETALE PAR: INTRODUCTION DE LADN DANS LE NOYAU DE LA CELLULE VEGETALE PAR: BOMBARDEMENT DE PARTICULES DADN OU BIOLISTIQUE, APPLICABLE A TOUS LES TISSUS OU TYPES CELLULAIRES BOMBARDEMENT DE PARTICULES DADN OU BIOLISTIQUE, APPLICABLE A TOUS LES TISSUS OU TYPES CELLULAIRES ELECTROPORATION : APPLICABLE AUX PROTOPLASTES ELECTROPORATION : APPLICABLE AUX PROTOPLASTES TRANSFERT NATUREL PAR AGROBACTERIUM: ESSENTIELLEMENTAPPLICABLE AUX PLANTES DICOTYLEDONES TRANSFERT NATUREL PAR AGROBACTERIUM: ESSENTIELLEMENTAPPLICABLE AUX PLANTES DICOTYLEDONES TRANSFORMATION DES PLANTES METHODOLOGIE

7 Le remplacement de lADN-T par un gène dintérêt

8 RB = Extrémité droite R* = Gène selectif de résistan P = Promoteur scFv = Gène dintérêt c-myc tag = Gène rapporteur T = Terminateur LB = Extrémité gauche Schéma du ADN-T ayant reçu le gène correspondant aux scFv des Interleukines

9 PRINCIPALES ETAPES DE LA TRANSGENESE VEGETALE

10 LES GRANDES ETAPES DU DEVELOPPEMENT DES PLANTES TRANSGENIQUES 1973 : Identification du plasmide Ti dans la bactérie Agrobacterium tumefaciens. Ce plasmide permet daccueillir le gène porteur du caractère recherché, quil est en mesure dintroduire dans le génome dune plante : Identification du plasmide Ti dans la bactérie Agrobacterium tumefaciens. Ce plasmide permet daccueillir le gène porteur du caractère recherché, quil est en mesure dintroduire dans le génome dune plante : Première plante transgénique obtenue (tabac au stade expérimental) : Première plante transgénique obtenue (tabac au stade expérimental) : Première plante transgénique résistante à un insecte : Première plante transgénique résistante à un insecte : Première plante transgénique tolérante à un herbicide total : Première plante transgénique tolérante à un herbicide total : Première céréale transgénique (maïs résistant à la kanamycine) : Première céréale transgénique (maïs résistant à la kanamycine).

11 LES GRANDES ETAPES DU DEVELOPPEMENT DES PLANTES TRANSGENIQUES 1990 : Première commercialisation dune plante transgénique : tabac résistant à un virus (Chine) : Première commercialisation dune plante transgénique : tabac résistant à un virus (Chine) : Premier légume transgénique commercialisé (tomate à maturation retardée) : Premier légume transgénique commercialisé (tomate à maturation retardée) : Premier tabac producteur dhémoglobine : Premier tabac producteur dhémoglobine. En France : première autorisation de la culture transgénique du maïs résistant à la pyrale : 40 millions dha de plantes transgéniques dans le monde : 40 millions dha de plantes transgéniques dans le monde : Séquençage du génome dArabidopsis thaliana : Séquençage du génome dArabidopsis thaliana : 58,7 millions dha de plantes transgéniques cultivées dans le monde : 58,7 millions dha de plantes transgéniques cultivées dans le monde.

12 APPLICATIONS DE LA TRANSGENESE VEGETALE (1/3) AGRONOMIE Résistance aux herbicides, aux insectes et contre certains virus et bactéries. Résistance aux herbicides, aux insectes et contre certains virus et bactéries. Résistance aux stress ( chaleur, froid, sécheresse et salinité). Résistance aux stress ( chaleur, froid, sécheresse et salinité). Introduction des caractères pour obtenir des avantages nutritionnels, gustatifs et pour améliorer la transformation industrielle. Introduction des caractères pour obtenir des avantages nutritionnels, gustatifs et pour améliorer la transformation industrielle.

13 APPLICATIONS DE LA TRANSGENESE VEGETALE (2/3) INDUSTRIE Améliorations des procédés industriels et la qualité des produits : Améliorations des procédés industriels et la qualité des produits : Exemple: diminution du taux de lignine dans les variétés de peupliers pour faciliter le blanchiment de la pâte à papier. Du colza génétiquement modifié capable de produire des copolymères biodégradables (plastique). Du colza génétiquement modifié capable de produire des copolymères biodégradables (plastique).

14 APPLICATIONS DE LA TRANSGENESE VEGETALE (3/3) SANTE Le secteur de la Santé humaine constitue à lui seul près de 70% du marché des biotechnologies. Le secteur de la Santé humaine constitue à lui seul près de 70% du marché des biotechnologies. Molecular Farming a pour but la production de molécules nouvelles à visée thérapeutique. Molecular Farming a pour but la production de molécules nouvelles à visée thérapeutique. Recherches poussées pour la production des vaccins, des anticorps, des protéines, lhémoglobine... Recherches poussées pour la production des vaccins, des anticorps, des protéines, lhémoglobine... … secteur industriel en pleine effervescence.

15 AVANTAGES DES CELLULES VÉGÉTALES La plante en tant que bioréacteur représente une alternative intéressante comparée aux microorganismes ou aux cellules des mammifères. La plante en tant que bioréacteur représente une alternative intéressante comparée aux microorganismes ou aux cellules des mammifères. Les protéines humaines subissent des modifications post traductionnelles pour acquérir une activité biologique. Les protéines humaines subissent des modifications post traductionnelles pour acquérir une activité biologique. Ces modifications (glycosylation, carboxylation, lipidation) sont difficiles, voire impossible chez les bactéries ou les levures. Ces modifications (glycosylation, carboxylation, lipidation) sont difficiles, voire impossible chez les bactéries ou les levures. Lapproche bioréacteur végétal écarte le risque de contaminations virales, subvirales, bactériennes dorigine animale, potentiellement infectieuse pour lhomme. Lapproche bioréacteur végétal écarte le risque de contaminations virales, subvirales, bactériennes dorigine animale, potentiellement infectieuse pour lhomme.

16 AVANTAGES DES CELLULES VÉGÉTALES En effet, les virus pathogènes de lhomme ne se développent pas dans les cellules végétales. En effet, les virus pathogènes de lhomme ne se développent pas dans les cellules végétales. Avec les plantes transgéniques, il ny a pas de problèmes de contamination par des endotoxines bactériennes. Avec les plantes transgéniques, il ny a pas de problèmes de contamination par des endotoxines bactériennes. Les plantes se distinguent du monde animal par : Les plantes se distinguent du monde animal par : Absence de réponse immunitaire Absence de réponse immunitaire Absence de réponse aux stress divers par synthèse de différentes molécules Absence de réponse aux stress divers par synthèse de différentes molécules Expression de la Totipotence de la cellule végétale : régénération dune plante à partir de nimporte quel tissu ou cellule. Expression de la Totipotence de la cellule végétale : régénération dune plante à partir de nimporte quel tissu ou cellule.

17 TOTIPOTENCE DE LA CELLULE VEGETALE

18 EXEMPLES DE PLANTES TRANSGENIQUES (TABAC) REGENEREES ET CULTIVEES IN VITRO

19 LES AVANTAGES DES PLANTES TRANSGENIQUES COMME BIOREACTEURS (1/3) Une grande flexibilité dans la taille de production. Une grande flexibilité dans la taille de production. Le coût dimplantation est faible et les modalités de culture sont simples. Le coût dimplantation est faible et les modalités de culture sont simples. Lobtention des animaux transgéniques (vaches, moutons, chèvres, cochons, lapins) et les conditions de leur élevage sont chères et strictes. Lobtention des animaux transgéniques (vaches, moutons, chèvres, cochons, lapins) et les conditions de leur élevage sont chères et strictes. Les milieux de culture de cellules de mammifères et des insectes sont chers et les conditions de cultures sont strictes. Les milieux de culture de cellules de mammifères et des insectes sont chers et les conditions de cultures sont strictes. Le sérum de veau fœtal et les dérivés de sérum augmentent le risque de contamination par des agents infectieux. Le sérum de veau fœtal et les dérivés de sérum augmentent le risque de contamination par des agents infectieux.

20 LES AVANTAGES DES PLANTES TRANSGENIQUES COMME BIOREACTEURS (2/3) Les protéines thérapeutiques sont dans leur grande majorité des glycoprotéines. Les protéines thérapeutiques sont dans leur grande majorité des glycoprotéines. Les modifications post-traductionnelles, en particulier la glycosylation est indispensable pour lactivité biologique et la stabilité de la molécule produite. Les modifications post-traductionnelles, en particulier la glycosylation est indispensable pour lactivité biologique et la stabilité de la molécule produite. La production par les plantes de protéines thérapeutiques correctement glycosylées et non immunogènes paraît possible. La production par les plantes de protéines thérapeutiques correctement glycosylées et non immunogènes paraît possible.

21 LES AVANTAGES DES PLANTES TRANSGENIQUES COMME BIOREACTEURS (3/3) Le stockage stable des protéines recombinées dans des endroits stratégiques de la plante est possible (tubercules, feuilles, graines, fruits…). Le stockage stable des protéines recombinées dans des endroits stratégiques de la plante est possible (tubercules, feuilles, graines, fruits…). Lexpression dans ces organes de stockage facilite lextraction et la purification. Lexpression dans ces organes de stockage facilite lextraction et la purification. Si la protéine recombinée est administrée oralement, la consommation directe de la plante est possible, réduisant le coût de lextraction et de la purification. Si la protéine recombinée est administrée oralement, la consommation directe de la plante est possible, réduisant le coût de lextraction et de la purification.

22 EXEMPLES DE MOLECULES OBTENUES Hormone de Croissance (Somatotropine) : 1 ere protéine humaine exprimée dans les plantes en 1986.Exprimée dans les chloroplastes, cette hormone peut représenter jusquà 7% des protéines totales. Hormone de Croissance (Somatotropine) : 1 ere protéine humaine exprimée dans les plantes en 1986.Exprimée dans les chloroplastes, cette hormone peut représenter jusquà 7% des protéines totales. Interféron : protéine pharmaceutique humaine produite dans le riz en Interféron : protéine pharmaceutique humaine produite dans le riz en Collagène : protéine constitutive humaine sous forme de complexe ou polymère produite par du tabac transgénique (2000 et 2002). Collagène : protéine constitutive humaine sous forme de complexe ou polymère produite par du tabac transgénique (2000 et 2002). Phosphatase alcaline humaine, anti-trypsine humaine produite par des racines et des cellules végétales (1999). Phosphatase alcaline humaine, anti-trypsine humaine produite par des racines et des cellules végétales (1999).

23 EXEMPLES DE MOLECULES OBTENUES Hémoglobine: molécule végétale possède la même structure que la nôtre mais ne peut jouer son rôle de transporteur oxygène. Hémoglobine: molécule végétale possède la même structure que la nôtre mais ne peut jouer son rôle de transporteur oxygène. Lactoferrine Humaine: protéine multifonctionnelle du lait à activités anti-bactérienne, anti-fongique,et anti-virale. Elle induit la maturation des lymphocytes, détient une activité immunostimulante, inhibe la croissance des cellules animales et lagrégation des plaquettes, se lie à des récepteurs… Lactoferrine Humaine: protéine multifonctionnelle du lait à activités anti-bactérienne, anti-fongique,et anti-virale. Elle induit la maturation des lymphocytes, détient une activité immunostimulante, inhibe la croissance des cellules animales et lagrégation des plaquettes, se lie à des récepteurs… Meristem Therapeutics a effectué des essais en champs de tabac transgéniques renfermant cette molécule recombinante. Les procédés dextraction et de purification sont au point et en attente de lautorisation de mise sur le marché…

24 EXEMPLES DE MOLECULES OBTENUES Albumine humaine: sous produit de la purification de molécules plasmatiques. Albumine humaine: sous produit de la purification de molécules plasmatiques. Les besoins mondiaux sont de lordre de 300 tonnes par an. Une estimation la moins optimiste envisage un coût de production par les plantes cinq fois moins élevé que lalbumine purifié à partir du plasma. La protéine native entière a été exprimée dans les plantes dès 1990 et une forte accumulation (11% des protéines) par transformation chloroplastique a été observée (2003).

25 EXEMPLES DE MOLECULES OBTENUES Lipase Gastrique Acide: Lipase Gastrique Acide: Utile au traitement oral de la mucoviscidose. Utile au traitement oral de la mucoviscidose. Des travaux font référence à la production de lenzyme dans les feuilles de tabac et les graines de colza. Ainsi, 1 ha de plantes transgénique permettrait la production dun kilo denzyme pure. Des travaux font référence à la production de lenzyme dans les feuilles de tabac et les graines de colza. Ainsi, 1 ha de plantes transgénique permettrait la production dun kilo denzyme pure. Hirudine Hirudine Puissant Inhibiteur de la thrombine utilisé comme anticoagulant, dont la source naturelle est la sangsue (les glandes salivaires). Puissant Inhibiteur de la thrombine utilisé comme anticoagulant, dont la source naturelle est la sangsue (les glandes salivaires). On a réussi à produire dans les graines de colza transgénique de lhirudine recombinée, biologiquement active. On a réussi à produire dans les graines de colza transgénique de lhirudine recombinée, biologiquement active. Deux étapes de purification permettent dobtenir de lanticoagulant et 600 ha de culture de colza transformé permettraient de couvrir le besoin mondial en hirudine. Deux étapes de purification permettent dobtenir de lanticoagulant et 600 ha de culture de colza transformé permettraient de couvrir le besoin mondial en hirudine.

26 EXEMPLES DE MOLECULES OBTENUES VACCINS Hépatite B: lingestion par les souris de pomme de terre exprimant un antigène de surface du virus de lhépatite B déclenche une réponse immunitaire. Hépatite B: lingestion par les souris de pomme de terre exprimant un antigène de surface du virus de lhépatite B déclenche une réponse immunitaire. Deux candidats aux vaccins recombinants dits « comestibles » sont actuellement en cours détude clinique. Il sagit de lantigène, dirigé contre la sous- unité B dEscherichia Coli entérotoxinogène et celui dirigé contre la protéine de capside du virus de Norwalk. Choléra: production de la sous unité de la toxine dans la pomme de terre. Choléra: production de la sous unité de la toxine dans la pomme de terre. Rage : glycoprotéine du virus produit par la tomate, premier exemple dun vaccin comestible. Rage : glycoprotéine du virus produit par la tomate, premier exemple dun vaccin comestible.

27 LES ANTICORPS EXEMPLES DE MOLECULES OBTENUES

28 DES ANTICORPS RECOMBINANTS (PLANTIBODIES) Un anticorps chimérique IgG-IgA sécrétoire contre lantigène de surface de Streptococcus mutants (agent des caries dentaires) produit par le tabac (1998). Un anticorps chimérique IgG-IgA sécrétoire contre lantigène de surface de Streptococcus mutants (agent des caries dentaires) produit par le tabac (1998). Un anticorps (IgG) contre le virus de lHèrpes, produit par le soja (1998). Un anticorps (IgG) contre le virus de lHèrpes, produit par le soja (1998). Un anticorps (scFv) contre la glycoprotéine de surface de cellules carcinoembryonnaires (CEA), a été produit par le riz, la tomate, le tabac et le blé (2000). Ces anticorps sont utilisés pour limagerie médicale et pour les traitements thérapeutiques des cas de cancer. Un anticorps (scFv) contre la glycoprotéine de surface de cellules carcinoembryonnaires (CEA), a été produit par le riz, la tomate, le tabac et le blé (2000). Ces anticorps sont utilisés pour limagerie médicale et pour les traitements thérapeutiques des cas de cancer. Des scFv sont produits par le tabac (1999) pour les traitements des lymphomes, et des IgG pour les traitements du cancer du côlon. Des scFv sont produits par le tabac (1999) pour les traitements des lymphomes, et des IgG pour les traitements du cancer du côlon.

29 ASPECTS COMMERCIAUX ET TECHNIQUES DES PLANTIBODIES Il ny a pas encore dexploitation commerciale des anticorps produits par les plantes. Planet Biotechnology (USA) estime le coût de production dun gramme de IgG par les plantes 10 à 20 fois moins cher au coût classique avec les cellules animales. Ce sont les étapes de purification qui alourdissent les coûts chez les plantes. Aussi, laccumulation de ces molécules thérapeutiques dans les grains de riz ou de blé est préconisée. Il ny a pas encore dexploitation commerciale des anticorps produits par les plantes. Planet Biotechnology (USA) estime le coût de production dun gramme de IgG par les plantes 10 à 20 fois moins cher au coût classique avec les cellules animales. Ce sont les étapes de purification qui alourdissent les coûts chez les plantes. Aussi, laccumulation de ces molécules thérapeutiques dans les grains de riz ou de blé est préconisée. Il en est de même pour les «vaccins comestibles» produits par les plantes à partir des protéines immunogènes des pathogènes. Les tests sont pratiqués sur des animaux de laboratoire. Ces vaccins oraux doivent être délivrés sous forme bioencapsulée (liposomes) afin de protéger la molécule active. Il en est de même pour les «vaccins comestibles» produits par les plantes à partir des protéines immunogènes des pathogènes. Les tests sont pratiqués sur des animaux de laboratoire. Ces vaccins oraux doivent être délivrés sous forme bioencapsulée (liposomes) afin de protéger la molécule active.

30 ASPECTS COMMERCIAUX ET TECHNIQUES DES PLANTIBODIES Un autre aspect concerne le niveau de production de la molécule biopharmaceutique qui doit représenter au moins 1% du stock protéique. Un autre aspect concerne le niveau de production de la molécule biopharmaceutique qui doit représenter au moins 1% du stock protéique. Certaines propriétés des IgG dépendent de la N- glycosylation. Les structures des N-Glycannes des plantibodies sont diverses : 40% étant de type Mannose, les 60% des oligosaccharides ont du Xylose et du Fucose liés au core Mannose. Cette structure est spécifique des plantes et ne se trouve pas chez les mammifères. Certaines propriétés des IgG dépendent de la N- glycosylation. Les structures des N-Glycannes des plantibodies sont diverses : 40% étant de type Mannose, les 60% des oligosaccharides ont du Xylose et du Fucose liés au core Mannose. Cette structure est spécifique des plantes et ne se trouve pas chez les mammifères.

31 ASPECTS COMMERCIAUX ET TECHNIQUES DES PLANTIBODIES De plus, on ne rencontre pas dacide sialique chez les plantibodies alors quil représente jusquà 10% des sucres chez un anticorps de souris. De plus, on ne rencontre pas dacide sialique chez les plantibodies alors quil représente jusquà 10% des sucres chez un anticorps de souris. Ces différences de structure dans les glycannes naffectent pas lactivité biologique des plantibodies. Le risque réside seulement dans des problèmes dallergie provoqué lors traitements thérapeutiques humains. Ces différences de structure dans les glycannes naffectent pas lactivité biologique des plantibodies. Le risque réside seulement dans des problèmes dallergie provoqué lors traitements thérapeutiques humains. Un autre problème concerne la stabilité des molécules hétérologues bioactives et leur assemblage en structures complexes dans des compartiments de la cellule végétale (membranes, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, chloroplastes…). Un autre problème concerne la stabilité des molécules hétérologues bioactives et leur assemblage en structures complexes dans des compartiments de la cellule végétale (membranes, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, chloroplastes…).

32 TRANSFORMATION CHLOROPLASTIQUE Une approche alternative pour lexpression des protéines hétérologues consiste à intégrer le gène dintérêt dans le génome chloroplastique. Une approche alternative pour lexpression des protéines hétérologues consiste à intégrer le gène dintérêt dans le génome chloroplastique. Ainsi par exemple, chez le tabac, on a réussi à obtenir copies du gène par cellule et une accumulation de la molécule recombinante de lordre de 47% du stock protéique. Ainsi par exemple, chez le tabac, on a réussi à obtenir copies du gène par cellule et une accumulation de la molécule recombinante de lordre de 47% du stock protéique.

33 TRANSFORMATION CHLOROPLASTIQUE De plus, on nobserve pas les effets de «gène silencieux» lors de lintégration dans le génome du chloroplaste. La maturation de la protéine avec des ponts disulfure est correcte. De plus, on nobserve pas les effets de «gène silencieux» lors de lintégration dans le génome du chloroplaste. La maturation de la protéine avec des ponts disulfure est correcte. La présence des molécules chaperones facilite lassemblage et le repliement des protéines recombinantes. La présence des molécules chaperones facilite lassemblage et le repliement des protéines recombinantes. Ainsi, en 2000, on a obtenu la surproduction (7% des protéines totales) de lhormone de croissance (somatotropine) dans les chloroplastes de tabac. Ainsi, en 2000, on a obtenu la surproduction (7% des protéines totales) de lhormone de croissance (somatotropine) dans les chloroplastes de tabac.

34 CONCLUSIONS & PERSPECTIVES POUR L'INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE OGM : Réservoirs de graines de médicaments! Non, toutes les plantes transgéniques ne sont pas à arracher! OGM : Réservoirs de graines de médicaments! Non, toutes les plantes transgéniques ne sont pas à arracher! Elles apportent de réels espoirs dans le traitement de certaines maladies. Elles apportent de réels espoirs dans le traitement de certaines maladies. La maîtrise croissante des techniques de transfert de gènes met en évidence le fabuleux potentiel du système végétal pour la production de médicaments. La maîtrise croissante des techniques de transfert de gènes met en évidence le fabuleux potentiel du système végétal pour la production de médicaments.

35 Pour lannée 2001, le ministère de lAgriculture Française a accordé 6 autorisations de culture en plein champs à la Société Meristem Therapeutics pour produire des OGM destinés à des applications thérapeutiques : Tabac pour le collagène, maïs pour la lipase, pour lalbumine et pour la lactoferrine, du tabac pour linterféron, un panel danticorps pour des traitements anticancéreux…. Tabac pour le collagène, maïs pour la lipase, pour lalbumine et pour la lactoferrine, du tabac pour linterféron, un panel danticorps pour des traitements anticancéreux…. CONCLUSIONS & PERSPECTIVES POUR L'INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

36 Le coût pour une production à grande échelle est estimé par la Société Meristem Therapeutics à 100 fois inférieur! Le coût pour une production à grande échelle est estimé par la Société Meristem Therapeutics à 100 fois inférieur! Autre avantage majeur de ces nouvelles substances: elles apportent une sécurité sanitaire accrue. Les plantes sont dépourvues deffets pathogènes, en particulier de virus dangereux pour lhomme. Autre avantage majeur de ces nouvelles substances: elles apportent une sécurité sanitaire accrue. Les plantes sont dépourvues deffets pathogènes, en particulier de virus dangereux pour lhomme. Ces innovations sont à la base de lAgriculture Moléculaire ou de lAgro-Biotechnologie, important pôle économique en émergence! Ces innovations sont à la base de lAgriculture Moléculaire ou de lAgro-Biotechnologie, important pôle économique en émergence! Demain, des pommes de terre et des bananes seront modifiées pour inoculer en douceur des vaccins… Demain, des pommes de terre et des bananes seront modifiées pour inoculer en douceur des vaccins… CONCLUSIONS & PERSPECTIVES POUR L'INDUSTRIE PHARMACEUTIQUE

37 Milieu C gélosé Milieu C liquide PERSPECTIVES Obtention de racines isolées

38 PERSPECTIVES

39 PERSPECTIVES Mode de préparation dun vaccin comestible

40 J Wierzbicki, Des OGM aux planticorps. Biofutur (2004) 242 : J Wierzbicki, Des OGM aux planticorps. Biofutur (2004) 242 : R Fischer, E Stoger, S Schillberg, P Christou, RM Twyman, Plant-based production of biopharmaceuticals.Current Opinion in Plant Biology (2004) 7 : R Fischer, E Stoger, S Schillberg, P Christou, RM Twyman, Plant-based production of biopharmaceuticals.Current Opinion in Plant Biology (2004) 7 : JK Ma, PM Drake, P Christou, The production of recombinant pharmaceutical proteins in plants. Nat Rev Genet (2003) 4: JK Ma, PM Drake, P Christou, The production of recombinant pharmaceutical proteins in plants. Nat Rev Genet (2003) 4: R Fischer, RM Twyman, S Schillberg, Production of antibodies in plants and their use for global health. Vaccine (2003) 21: R Fischer, RM Twyman, S Schillberg, Production of antibodies in plants and their use for global health. Vaccine (2003) 21: RM Twyman, E Stoger, S Schillberg, P Christou, R Fischer, Molecular farming in plants: host systems and expression technology. Trends in Biotechnology (2003): RM Twyman, E Stoger, S Schillberg, P Christou, R Fischer, Molecular farming in plants: host systems and expression technology. Trends in Biotechnology (2003): P Ehsani, A Meunier, F Nato, A Jafari, A Nato, P Lafaye, Expression of anti human IL-4 and IL-6 scFvs in transgenic tobacco plants. Plant Mol Biol (2003) 52: P Ehsani, A Meunier, F Nato, A Jafari, A Nato, P Lafaye, Expression of anti human IL-4 and IL-6 scFvs in transgenic tobacco plants. Plant Mol Biol (2003) 52: BIBLIOGRAPHIE (1/2)

41 H Daniell, SJ Streatfield, K Wycoff, Medical molecular farming : production of antibodies, biopharmaceuticals and edible vaccines in plants. Trends in Plant Science (2001) 6: H Daniell, SJ Streatfield, K Wycoff, Medical molecular farming : production of antibodies, biopharmaceuticals and edible vaccines in plants. Trends in Plant Science (2001) 6: K Peeters, C De Wilde, G De Jaeger, G Angenon, A Depicker, Production of antibodies and antibody fragments in plants. Vaccine (2001) 19: K Peeters, C De Wilde, G De Jaeger, G Angenon, A Depicker, Production of antibodies and antibody fragments in plants. Vaccine (2001) 19: ES Tackaberry, AK Dudani, F Prior, M Tocchi, R Sardana, I Altosaar, PR Ganz PR, Development of biopharmaceuticals in plant expression systems : cloning, expression and immunological reactivity of human cytomegalovirus glycoprotein B (UL 55) in seeds of transgenic tobacco. Vaccine 17 (1999) ES Tackaberry, AK Dudani, F Prior, M Tocchi, R Sardana, I Altosaar, PR Ganz PR, Development of biopharmaceuticals in plant expression systems : cloning, expression and immunological reactivity of human cytomegalovirus glycoprotein B (UL 55) in seeds of transgenic tobacco. Vaccine 17 (1999) M RL, Owen, J Pen, Editors of Transgenic Plants: A Production System for Industrial and Pharmaceutical Proteins, 1996 John Wiley α Sons Chichester. NY. Brisbane. Toronto. Singapore ; ISBN M RL, Owen, J Pen, Editors of Transgenic Plants: A Production System for Industrial and Pharmaceutical Proteins, 1996 John Wiley α Sons Chichester. NY. Brisbane. Toronto. Singapore ; ISBN F Casse-Delbart, la Transgénèse Végétale, In Les Plantes Transgéniques en Agriculture. JL Eurotext sous la direction dAxel Kahn. ISBN : pp F Casse-Delbart, la Transgénèse Végétale, In Les Plantes Transgéniques en Agriculture. JL Eurotext sous la direction dAxel Kahn. ISBN : pp BIBLIOGRAPHIE (2/2)

42 COMPAGNIES OU PLATEFORMES DE BIOTECHNOLOGIES IMPLIQUES DANS LES DOMAINES DE PRODUCTIONS BIOPHARMACEUTIQUES Planet Biotechnology Inc. Meristem Therapeutics Medicago Inc. Prodigene Inc. SemBioSys Genetics Inc. UniCrop Biolex Inc. Greenovation Inc. Chlorogen Phytomedics Inc.

43 LES PLANTES TRANSGENIQUES : BIOREACTEURS POUR LA PRODUCTION DES PROTEINES RECOMBINANTES A USAGES THERAPEUTIQUE ET BIOPHARMACEUTIQUE Dr NATO AIME Dr NATO AIME Maître de Conférences Maître de Conférences Bât. 360 Bât. 360 Institut de Génétique et Microbiologie UMR UPS/CNRS 8621 UMR UPS/CNRS 8621 Université Paris Sud XI Université Paris Sud XI ORSAY Cedex France ORSAY Cedex France Tél. : Tél. : Fax : Fax :


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