COURS REGIONAL DEUXIEME EDITION 30 Novembre au 12 Décembre 2009 Cotonou/ Bénin Prof. Clément AGBANGLA Enseignant-Chercheur Directeur du Laboratoire de Génétique et des Biotechnologies Université d’Abomey-Calavi Les fondements holistiques pour l’évaluation et la régulation du Génie génétique et des Organismes Génétiquement Modifiés (OGM) en Afrique LA BIOLOGIE MOLECULAIRE ET LA PROBLEMATIQUE DES OGM DANS L’AGRICULTURE ET DANS L’ALIMENTATION

PLAN Introduction générale 1. Définition de la biologie moléculaire 2. Applications scientifiques de la biologie moléculaire 3. Comment est-on passé de la biologie moléculaire aux OGM ? 4. Les OGM dans le domaine de la santé 5. Les OGM dans le domaine de l’agriculture et de l’alimentation 6. Quelles sont les différentes positions vis-à-vis des OGM et les différents argumentaires

Introduction générale Tous les organismes vivants sont constitués de cellules dans les quelles se trouve l’ADN, support moléculaire de l’information génétique. Procaryote - bactérieEucaryote - cellule animaleEucaryote - cellule végétale

-Grâce au matériel génétique, tous les organismes sont capables de produire des êtres qui leur sont semblables. - Au niveau moléculaire, toute l’information nécessaire pour l’élaboration d’un nouvel organisme est portée par l’ADN génomique qui se transmet de génération en génération soit par voie sexuée (cas du maïs ou de la souris) ou par voie végétative (cas de l’igname cultivée, pomme de terre, bananiers). Introduction générale

- La lecture de ce dernier se traduit en protéines qui interviennent dans l’expression des différents caractères observables. - Les protéines, à leur tour, contrôlent l’expression des gènes portés par l’ADN, et le cycle se referme. Fonctionnement des gènes chez les Eucaryotes

1. Définition de la biologie moléculaire -Le terme « Biologie moléculaire » est un terme consacré par l’usage. Stricto sensu, « biologie moléculaire » devrait inclure tous les aspects moléculaires des études portant sur la vie. Il en va en pratique un peu différemment et l’on entend par là tout ce qui concerne les gènes, les produits des gènes, les aspects moléculaires de l’hérédité. - Selon Michel Morange, la biologie moléculaire est "l’ensemble des techniques et découvertes qui ont permis l’analyse moléculaire des processus les plus intimes du vivant, de ceux qui en assurent la pérennité et la reproduction ". - C’est une science qui est née au milieu du XIX ème siècle avec la rationalisation des savoirs et observations.

1. Définition de la biologie moléculaire Quelques dates importantes : – La relation un gène - une enzyme: 1902 Garrod; 1941 Beadle et Tatum; – 1943 : la naissance de la génétique bactérienne: le "test de fluctuation" (Luria et Delbrück). Il consiste à analyser comparativement des populations de bactéries infectées par un phage. – 1944 : la nature chimique des gènes est démontrée par transformation de pneumocoques (Avery). – 1949 : L’explication moléculaire de l’anémie falciforme (L. Pauling) – 1952 : Confirmation de la nature chimique des gènes (Hershey et Chase) par marquage radioactif de l’ADN et des protéines d’un phage.

Quelques dates importantes: – 1953 : Découverte de la double hélice (Watson et Crick) Analyse de clichés de diffraction de rayon X par des cristaux d’ADN – 1958 : La démonstration du modèle semi- conservatif de la réplication de l’ADN (Meselson et Stahl). – 1972 : Début du génie génétique : recombinaison d’ADN in vitro (Jackson, Symons, Berg) Construction d’une molécule hybride d’ADN à partir d’une enzyme de restriction (EcoR1) et de ligase 11 – 1973 : Electrophorèse de l’ADN sur gel d’agarose – 1983 : Amplification spécifique d’ADN (PCR) (Mullis) 1. Définition de la biologie moléculaire LA double hélice de l’ADN

2. Applications scientifiques de la biologie moléculaire analyses biomédicales, Les techniques de la biologie moléculaire s’appliquent dans plusieurs domaines de la science tels que : thérapie génique détermination de la prédisposition des patients à certaines pathologies (maladies génétiques) détermination de la prédisposition de détermination de la prédisposition l’identification des patients réceptifs à des traitements spécifiques et ceux pour lesquels certains traitements auraient des effets secondaires importants.

2. Applications scientifiques de la biologie moléculaire analyse de la diversité génétique (RAPD, RFLP, AFLP, SSR etc..) sélection assistée par marqueurs de variétés performantes phytopathologie par la détection des pathogènes tels les virus (cas du RYMV chez le riz) cartographie génique et séquençage des génomes

2. Applications scientifiques de la biologie moléculaire en criminologie empreintes génétiques pour l’identification de coupables de crimes divers Test d’ADN pour confirmer les droits de paternité ou des liens de parenté Contrôle, mesure des risques de perte de la biodiversité pour des prises de décisions politiques (transfert de matériel entre Etats par exemple)

3. Comment est-on passé de la biologie moléculaire aux OGM ? La facilité d’identifier des gènes, de les caractériser et de les manipuler in vitro a conduit à la possibilité de modification du génome des êtres vivants : OGM (Organisme Génétiquement Modifié). Organisme A Caractère intéressant Gène d’intérêt Organisme B Sélection et régénération Organisme B Transfert du gène Caractère intéressant Principe de base : universalité du code génétique

3. Comment est-on passé de la biologie moléculaire aux OGM ? Transfert naturel par Agrobacterium: essentiellement applicable aux plantes dicotylédones Techniques de transgénèse Biolistique par bombardement de particules d’ADN dans la cellule Electroporation : applicable aux protoplastes

4. Les OGM dans le domaine de la santé Développement de l’agriculture moléculaire (ou molecular farming qui consiste à produire des substances thérapeutiques à partir des plantes ) Production d’insuline, d’interferon ou de l’hormone de croissance à partir de procaryote (bactérie). La possibilité de produire des substances intéressantes à partir d’OGM a été exploitée en Médicine pour le traitement de plusieurs pathologies Un anticorps (IgG) contre le virus de l’Hèrpes, produit par le soja Des scFv sont produits par le tabac (1999) pour les traitements des lymphomes, et des IgG pour les traitements du cancer du côlon Rage : glycoprotéine du virus produit par la tomate, premier exemple d’un vaccin comestible.

5. Les OGM dans le domaine de l’agriculture et de l’alimentation La transgénèse est appliquée en Agriculture comme une voie de création variétale. On parle de PGM (Plante Génétiquement Modifiée)

5. Les OGM dans le domaine de l’agriculture et de l’alimentation PlantesTypes de modification Soja Maïs Coton Niébé Riz Pomme de terre Résistances aux herbicides Résistance aux Lépidoptères Résistance aux herbicides Résistance aux Lépidoptères Résistances aux herbicides Resistance aux Lépidoptères et aux insectes Résistance aux insectes Résistance aux insectes, augmentation de provitamines A Richesse en protéine Quelques exemples d’OGM dans le monde

5. Les OGM dans le domaine de l’agriculture et de l’alimentation

Plantes sont croisées entre elles Méthode classique Barrière spécifique Durée longue avec la possibilité d’avoir des caractères indésirables Seul le ou les gènes ciblés sont transférés Transgénèse (OGM) Levée de la barrière spécifique Réduction du temps de transfert car ne dépend pas du cycle de culture Croisements Organisme Efficacité Technicité Simple et accessible Complexe et coûteuse 5. Les OGM dans le domaine de l’agriculture et de l’alimentation Comparaison des méthodes de sélection (classique et transgénèse) :

5. Les OGM dans le domaine de l’agriculture et de l’alimentation Les OGM représentent une grande avancée en matière d’amélioration des plantes et ouvrent de nouvelles perspectives pour l’agriculture mondiale. Toutefois leur utilisation dans l’agriculture et dans l’alimentation soulève quelques inquiétudes : -la diffusion du transgène dans l’environnement et de ses conséquences -les éventuelles conséquences indésirables sur des insectes utiles -la création de nouveaux allergènes dans les produits de consommation courante -l’activation des toxines naturelles latentes ou création de nouvelles -le risque de porter une atteinte aux qualités nutritionnelles des aliments -le risque de l’augmentation de la résistance aux antibiotiques de la flore intestinale -la dépendance des petits producteurs des grandes firmes de production des OGMs

6. Quelles sont les différentes positions vis-à-vis des OGM et les différents argumentaires La transgénèse comme technique de transformation végétale est assez récente et l’état des connaissances n’a pas encore permis de faire l’unanimité sur leur utilisation. OGM; pour ou contre ? Société civile Milieu politique Milieu paysan Chercheurs Confession religieuse Producteurs d’OGM

6. Quelles sont les différentes positions vis-à-vis des OGM et les différents argumentaires Partisans du OUI aux OGM Argumentaires : - Les OGM sont le produit d’une avancée technologique qui permet de lever les difficultés de l’amélioration classique - Les OGM sont une opportunité pour augmenter la production particulièrement dans les pays en voie de développement - En améliorant la qualité alimentaire de certaines culture (vitamine A chez le riz par exemple), il est désormais possible d’améliorer la qualité de l’alimentation dans les pays en voie de développement - Avec la résistance aux insectes, les producteurs pourront économiser et rendre leur production économiquement plus compétitibles (cas du coton en Afrique de l’Ouest). - Les risques sur la santé humaine et sur l’environnement ne sont pas avérés.

Partisans du NON aux OGM 6. Quelles sont les différentes positions vis-à-vis des OGM et les différents argumentaires Ce sont les partisans du OUI MAIS? Au vue des risques cités, les OGM bien qu’étant le fruit d’une avancée scientifique et technologique devraient être gérés avec des précautions afin de mener les travaux et les investigations nécessaires dans le but d’en savoir plus sur l’impact que pourraient avoir les OGM sur l’environnement et la santé. Dans plusieurs pays, les sociétés civiles ont demandé la mise en place d’un moratoire sur l’introduction et la culture des OGM. En Afrique et surtout en Afrique de l’Ouest, il est beaucoup plus question des risques de perte de la riche biodiversité et des risques de fragilisation du tissu socioéconomique marquée par la pauvreté et les famines récurrentes.

Merci de votre attention