Agriculture et alimentation

Présentation au sujet: "Agriculture et alimentation"— Transcription de la présentation:

1 Agriculture et alimentation
brochure Obtention végétale = génie génétique vert Du laboratoire au plein champ Situation mondiale Denrée alimentaires Un produit génétiquement modifié pour la Suisse Autorisation, déclaration, valeurs seuils De nouveaux produits à l’horizon

2 Agriculture et alimentation
brochure Obtention végétale = génie génétique vert Du laboratoire au plein champ Situation mondiale Denrée alimentaires Un produit génétiquement modifié pour la Suisse Autorisation, déclaration, valeurs seuils De nouveaux produits à l’horizon

3 Obtentions végétales = génie génétique vert
Pages 42 à 47 Transfert indirect via une bactérie Agrobacterium tumefaciens Transfert direct

4 Transfert indirect de gènes
Page 42 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Utilisation d’ une bactérie = Agrobactérium tumefaciens Pathogène des végétaux → tumeurs au site d’infection (galle du collet) ? = Excroissance tumorale = zone de liaison entre tige et racine

5 Transfert indirect de gènes
Page 42

6 Transfert indirect de gènes
Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Utilisation d’ une bactérie = Agrobactérium tumefaciens Structure Bâtonnet (bacille) + flagelles

7 Transfert indirect de gènes
Page 43 Ti = inducteur de tumeur

8 Transfert indirect de gènes
Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Utilisation d’ une bactérie = Agrobactérium tumefaciens Localisation Sol

9 Transfert indirect de gènes
Page 42 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Infection naturelle par Agrobactérium tumefaciens 1.- Blessure au niveau de la plante (microblessures: insectes, vers, formation de racines latérales, gel… 2.- Emission de composés phénoliques 3.- Chimiotactisme d’Agrobactérium tumefaciens

10 Transfert indirect de gènes
Page 43 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Infection naturelle par Agrobactérium tumefaciens 4.- Composés phénoliques activent la région de virulence Code une endonucléase → ADN-T

11 Transfert indirect de gènes
Page 43 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Infection naturelle par Agrobactérium tumefaciens 5.- La bactérie est capable de se fixer aux Ȼ de la blessure 6.- La bactérie transfert une partie de son matériel génétique

12 Transfert indirect de gènes
Page 43 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Infection naturelle par Agrobactérium tumefaciens

13 Transfert indirect de gènes
Page 43 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Infection naturelle par Agrobactérium tumefaciens 7.- L’ADN-T s’intègre à celui de la plante 8.- La plante produit ↑ d’hormones de croissance

14 Transfert indirect de gènes
Page 42 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Infection naturelle par Agrobactérium tumefaciens 9.- Croissance désordonnée et illimitée des Ȼ infectées → tumeur

15 Transfert indirect de gènes
Page 43 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Infection naturelle par Agrobactérium tumefaciens 10.- La plante synthétise et libère dans le sol des opines 11.- Opines → nutriments pour Agrobactérium tumefaciens

16 Transfert indirect de gènes
Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Infection naturelle par Agrobactérium tumefaciens Opines: - Petite molécule formée d’un acide aminé + acide cétonique ou un sucre - Source de C et N pour la bactérie

17 Transfert indirect de gènes
Page 43 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Infection naturelle par Agrobactérium tumefaciens

18 Transfert indirect de gènes
Page 44 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Modification du plasmide d’Agrobactérium tumefaciens avec un gène d’intérêt Remplacement de l’ADN-T par un gène d’intérêt

19 Transfert indirect de gènes
Page 44 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Modification du plasmide d’Agrobactérium tumefaciens avec un gène d’intérêt Gène de sélection ? Gène permettant la survie des Ȼ dans des conditions particulières (résistance à un antibiotique) ou gène → molécule fluorescente ou radioactive…. Repérer facilement les Ȼ qui ont intégré l’ADN transgénique

20 Transfert indirect de gènes
Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Provoquer des blessures chez la plante Fragments de feuille Fragments de tige Embryon Bactéries modifiées misent en contact avec les fragments de plante

21 Transfert indirect de gènes
Page 44 Transfert de plasmide dans des Ȼ eucaryotes

22 Transfert indirect de gènes
Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Les fragments de plante sont cultivées sur un milieu sélectif (antibiotique) → Mettre en évidence la présence ou l’absence du gène de sélection Développement de cals (= amas de Ȼ végétales) transgéniques → plantules transgéniques portant et exprimant le gène d’intérêt.

23 Transfert indirect de gènes
Page 45

24 Transfert indirect de gènes
Page 45

25 Transfert indirect de gènes
Page 45 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Première plante modifiée par Agrobactérium tumefaciens = plante de tabac → résistante à certaines chenilles qui les dévorent jusqu’à la tige

26 Transfert indirect de gènes
Page 45 Transfert de plasmide dans des Ȼ végétales Autres plantes: Tomate Pomme de terre Soja Coton … Pas de céréales

27 Transfert indirect de gènes
Page 45 Agrobactérium tumefaciens n’induit pas de tumeur chez les céréales car elles ne produisent pas de composés phénoliques en cas de blessures en quantité suffisante pour permettre l’expression du gène « vir ».

28 Transfert indirect de gènes
Depuis quelques années, des expériences ont été faites pour permettre la transformation du riz ou du maïs Comment ? Culture d’embryons de riz et d’Agrobactérium t. en présence de composés phénoliques → ↑ transfert (100%) Souches d’Agrobactérium t. « supervirulente »

29 Obtentions végétales = génie génétique vert
Page 46 Transfert indirect via une bactérie Agrobacterium tumefaciens Transfert direct Différentes techniques (4)

30 Transfert direct de gènes
Pages La première méthode fut l’introduction d’ADN dans des protoplastes (Ȼ végétales sans paroi cellulosique (enzymes)) Techniques chimiques ou physiques (4) Le polyéthylèneglycol (PEG) L’électroporation La microinjection Méthode biolistique (« canon à gènes ») Protoplastes Ȼ végétales

31 Transfert direct de gènes
Page 46 La première méthode fut l’introduction d’ADN dans des protoplastes (Ȼ sans paroi cellulosique (enzymes)) Techniques chimiques ou physiques (4) Le polyéthylèneglycol (PEG) L’électroporation La microinjection Méthode biolistique (« canon à gènes »)

32 Transfert direct de gènes
Page 46 Le polyéthylèneglycol (PEG) = agent chimique → déstabiliser la membrane plasmique des protoplastes → faciliter la pénétration de l’ADN

33 Transfert direct de gènes
Page 46 La première méthode fut l’introduction d’ADN dans des protoplastes (Ȼ sans paroi cellulosique) Techniques chimiques ou physiques (4) Le polyéthylèneglycol (PEG) L’électroporation La microinjection Méthode biolistique (« canon à gènes »)

34 Transfert direct de gènes
Page 46 L’électroporation (technique plus délicate) = chocs électriques de fort voltage → ouverture de pores au niveau des protoplastes → faciliter le passage de l’ADN

35 Transfert direct de gènes
Page 46

36 Transfert direct de gènes
Page 46 Problème avec ces deux techniques Faible capacité de régénération des protoplastes Transfert de plusieurs copies → répercussions sur la stabilité de l’insert (gène) ou sur son expression

37 Transfert direct de gènes
Page 46 La première méthode fut l’introduction d’ADN dans des protoplastes (Ȼ sans paroi cellulosique) Techniques chimiques ou physiques Le polyéthylèneglycol (PEG) L’électroporation La microinjection Méthode biolistique (« canon à gènes »)

38 Transfert direct de gènes
Page 46 La microinjection (technique complexe) = introduction directe de molécules, organites dans des cellules isolées à l’aide de microseringues manipulées sous microscope

39 Transfert direct de gènes

40 Transfert direct de gènes
Page 46

41 Transfert direct de gènes
Page 47 La première méthode fut l’introduction d’ADN dans des protoplastes (Ȼ sans paroi cellulosique) Techniques chimiques ou physiques Le polyéthylèneglycol (PEG) L’électroporation La microinjection Méthode biolistique (« canon à gènes »)

42 Transfert direct de gènes
Page 47 La méthode biolistique ou canon à gènes = propulsion d’un transgène à l’intérieur de cellules végétales, isolées ou appartenant à un tissu ou à un organe - Constructions moléculaires sont fixées à la surface de projectiles microscopiques (billes d’or) - Bombarder les cellules végétales

43 Transfert direct de gènes
Page 47 La méthode biolistique ou canon à gènes

44 Les protoplastes (application)
Pages 47-49 L’hybridation somatique: = fusion des protoplastes (noyaux et cytoplasmes) - où ? - avantage ? - but ? Milieu approprié Surmonter barrières de la reproduction sexuée → espèces différentes (genre) Créer de nouvelles combinaisons ↑ productivité

45 L’hybridation somatique
Page 47 Exemples de genres utilisés: Petunia Daucus Carotte Solanum Pomme de terre, tomate, aubergine… Croiser des espèces → combiner plusieurs qualités - résistances - fixation d’azote atmosphérique → ↑ productivité

46 L’hybridation somatique
Page 47 Première expérience (1978) But: Solanum Tomate x pomme de terre = pomate → stérile tomates cultivables à basse température

47 L’hybridation somatique
Pages Technique (tabac): Centrifugation Sélection des hybrides

48 L’hybridation somatique
Page 48 Autres expériences: Solanum tuverosum = Pomme de terre cultivée - Introduction de gènes de résistance - à certains virus - au mildiou - à la pourriture bactérienne X Solanum brevidens (A. Sud)

49 L’hybridation somatique
Page 48 Comment peut-on faire fusionner les protoplastes (anions) ? Agents chimiques: 1.- Ca2+ et pH élevé → neutralisation charge électrique 2.- PEG → agrégation des ¢ + déstabilisation m.p → fusion Electrofusion: Champs électriques intenses de courte durée → déstabilisation m.p. → fusion + + +

50 L’hybridation somatique
Page 48

51 L’hybridation somatique
Pages Tous les échanges sont possibles: Fusion des noyaux et des cytoplasmes Fusion des cytoplasmes

52 L’hybridation somatique
Pages Tous les échanges sont possibles: Fusion des noyaux et des cytoplasmes Fusion des cytoplasmes

53 Fusion noyaux et cytoplasmes
Page 49 Fusion noyaux: Recombinaison + ou – importante entre chromosomes parentaux → transfert de gènes nucléaires Si recombinaison + + + → stérilité (pomate) Si recombinaison + → quelques fragments (asymétrique)

54 Fusion noyaux et cytoplasmes
Page 49 Fusion noyaux: Recombinaison + ou – importante entre chromosomes parentaux → transfert de gènes nucléaires Si recombinaison + + + → stérilité (pomate) Si recombinaison + → quelques fragments (asymétrique) Comment favoriser le transfert partiel ? En déstabilisant par irradiation l’ADN du donneur avant la fusion.

55 Fusion noyaux et cytoplasmes
Page 48

56 L’hybridation somatique
Page 49 Tous les échanges sont possibles: Fusion des noyaux et des cytoplasmes Fusion des cytoplasmes

57 ADN mitochondriale et chloroplastique
Fusion cytoplasmes Page 49 = les cybrides: Fusion des noyaux → 1 noyau après mitoses + cytoplasme recombiné Mitochondries Recombinaison Chloroplastes Recombinaison, 1 seul type ADN mitochondriale et chloroplastique Modifications des relations nucléo-cytoplasmiques

58 Fusion cytoplasmes Obtention provoquée des cybrides:
Page 49 Obtention provoquée des cybrides: Irradiations létales → ¢ du parent donneur → inactivation du noyau → transfert des mitochondries et des chloroplastes uniquement

59 Fusion cytoplasmes Obtention provoquée des cybrides:
Page 49 Obtention provoquée des cybrides: En plus, traitement à l’iodo-acétate → ¢ du parent receveur → inactivation des organites → transfert du noyau uniquement Cybrides c noyau (receveur) + organites (donneur)

60 Les hybrides retenus Page 49