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Agriculture, alimentation, santé publique... soyons rationnels

Des chercheurs explorent une nouvelle approche pour ajouter de la diversité aux espèces cultivées

26 Juillet 2021 Publié dans #Article scientifique, #amélioration des plantes, #CRISPR

Des chercheurs explorent une nouvelle approche pour ajouter de la diversité aux espèces cultivées

 

AGDAILY Reporters*

 

 

Image : Lightspring, Shutterstock

 

 

L'amélioration des plantes moderne pourrait-elle se faire sans l'agressivité des militants contre l'étiquette « OGM » ? Ceux d'entre nous qui travaillent dans le domaine de l'agriculture savent que le génie génétique des cultures est pratiqué depuis des décennies et qu'il constitue un ajout précieux aux possibilités de cette industrie. Mais il n'a pas été sans limites, en grande partie à cause des controverses et des campagnes de désinformation.

 

Cependant, une nouvelle approche japonaise prétend résoudre ces deux problèmes en modifiant les parties des cellules végétales qui produisent de l'énergie, puis en retirant l'outil d'édition de l'ADN afin qu'il ne puisse pas être hérité par les futures semences. La technique a été récemment démontrée par des expériences de preuve de concept publiées dans la revue Nature Plants par des généticiens de l'Université de Tokyo.

 

« Nous disposons désormais d'un moyen de modifier spécifiquement les gènes des chloroplastes et de mesurer leur capacité à produire une bonne plante », a déclaré le professeur associé Shin-ichi Arimura, qui dirige le groupe ayant effectué les recherches, dans un communiqué de presse annonçant l'accompagnement du dévoilement de ces travaux.

 

Les chloroplastes, les parties des cellules végétales qui transforment le dioxyde de carbone et la lumière du soleil en sucres, possèdent leur propre ADN circulaire qui est constitué du même code ATGC que l'ADN à double hélice du noyau de la cellule. Cependant, l'ADN du chloroplaste est conservé et hérité de manière totalement distincte de l'ADN nucléaire. Chaque cellule peut contenir plusieurs chloroplastes, chacun avec de nombreuses copies identiques de l'ADN chloroplastique. La même modification doit être apportée à chaque copie de l'ADN chloroplastique pour que l'édition du génome ait un effet notable qui puisse être transmis à la descendance de la plante.

 

Dans les années 1990, les experts ont inventé une technique permettant d'insérer de nouveaux fragments d'ADN dans les génomes des chloroplastes, mais elle insère également des étiquettes ou des marqueurs génétiques supplémentaires.

 

L'objectif d'Arimura et de ses collègues est d'apporter des modifications uniformes et héritables à des parties spécifiques de l'ADN du chloroplaste sans laisser d'outils d'édition du génome derrière eux ni altérer de façon permanente l'ADN nucléaire. Ils ont commencé avec un outil existant connu sous le nom de TALEN. Les TALEN originaux utilisent une grande protéine qui reconnaît de courtes séquences d'ADN spécifiques et coupe cet ADN avec une enzyme. Ces dernières années, d'autres groupes de recherche ont amélioré la technologie TALEN : les séquences de reconnaissance de l'ADN peuvent être personnalisées et l'enzyme de coupure de l'ADN peut être remplacée par une enzyme qui transforme les paires GC du code de l'ADN en paires AT.

 

Ces changements de GC en AT sont subtils – il s'agit simplement de changer un point du code de l'ADN par un autre, plutôt que d'insérer ou de supprimer des gènes entiers. Cependant, les mutations ponctuelles peuvent avoir des effets importants selon leur emplacement.

 

L'équipe d'Arimura a combiné ces améliorations du TALEN et a ajouté un composant supplémentaire « ciblant le chloroplaste », appelant leur version finale ptpTALECDs. Les chercheurs ont ensuite inséré la séquence d'ADN de ptpTALECDs dans des plantes d'Arabidopsis thaliana, une espèce d'arabette commune dans les laboratoires de recherche. Les chercheurs de l'UTokyo sont convaincus qu'après leur construction, les ptpTALECDs pourraient être insérés dans de nombreuses espèces cultivées, car cette partie du processus est une procédure simple et standard dans les laboratoires d'agriculture et de botanique.

 

Les ptpTALECDs pénètrent dans les noyaux des plantes, puis les cellules produisent les ptpTALECDs de la même manière qu'elles produisent toute autre protéine. La séquence de ciblage du chloroplaste garantit que les protéines ptpTALECD finies sont transportées du noyau vers les chloroplastes, où elles sont censées modifier le génome de chaque chloroplaste qu'elles rencontrent.

 

Cette première génération de plantes est considérée comme un organisme génétiquement modifié (OGM) car son ADN nucléaire a été modifié de façon permanente pour contenir la séquence ptpTALECD.

 

Lorsque ces plantes génétiquement modifiées se reproduisent entre elles par autofécondation ou avec des plantes non modifiées (de type sauvage), la génération suivante de plantes hérite de l'ADN nucléaire de manière normale, c'est-à-dire que les gènes sont mélangés et appariés entre les ovules et le pollen. Certaines graines héritent de la séquence ptpTALECD et d'autres non.

 

Cependant, les plantes héritent toujours de leurs chloroplastes entiers et intacts par le biais de leurs « mères », les ovules. Ainsi, quel que soit l'ADN nucléaire dont hérite la prochaine génération de plantes, si leur plante mère femelle a des chloroplastes modifiés, cette génération héritera toujours de chloroplastes modifiés.

 

Les chercheurs recherchent ensuite dans la descendance les plantes qui n'ont pas hérité d'un ADN nucléaire modifié, mais qui ont hérité de chloroplastes modifiés. Ces membres de la deuxième génération de plantes et toute leur descendance future peuvent être considérés comme des produits finis non OGM parce que leur ADN nucléaire ne contient aucune des machines de génie génétique ptpTALECDs.

 

Les définitions juridiques varient, mais en gros, les pays évaluent soit le produit final, soit le processus d'obtention lorsqu'ils décident d'étiqueter un organisme comme OGM. Selon les définitions du produit final utilisées au Japon et aux États-Unis, les plantes produites avec cette technique ne sont pas des OGM. Cependant, ces mêmes plantes sont des OGM selon les définitions basées sur le processus utilisées dans l'Union européenne.

 

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* Source : Researchers explore new approach to add crop diversity | AGDAILY

 

 

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