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TOUT EN BAS! Ascenseur expressComment fabrique-t-on un OGM?
Sommaire de la page : Méthode "coupe-insertion" - Méthode du canon à particules - Etape par étape (shémas)

En introduction, il convient de rappeler les bases de la biologie moléculaire.

Tous les organismes vivants, végétaux ou animaux, contiennent des chromosomes qui sont les éléments du noyau de la cellule. L'acide désoxyribonucléique (ADN) constitue ce chromosome, il est constitué par le désoxyribose et une des quatre bases nucléiques (Adénosine, Thymine ou Uracile, Guanine, Cytosine).

Un groupe de trois bases définit un acide aminé parmi les vingt qui composent les protéines.

Cry 1Ab est constitué de 1821 paires de bases.

Une comparaison amusante avec l'informatique peut être faite. L'informatique est faite de deux chiffres 0 et 1, le code génétique est fait de quatre lettres A T G C. Le premier assemblage de 0 et 1 d'une longueur de huit caractères donne les octets; en biologie moléculaire, le premier assemblage d'une longueur de trois caractères donne les acides aminés. Le regroupement des octets permets d'écrire les programmes, celui des acides aminés permet de construire les protéines.

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Méthode « coupe-insertion »

Le transfert génétique proprement dit s'effectue par une méthode complexe dite de « coupe-insertion ». Des enzymes spécialisées servent à « couper » ou exciser un gène particulier de l'ADN d'un organisme. Ce gène est ensuite « inséré » ou épissé dans l'ADN d'un autre organisme (voir le diagramme ci-dessous). Ce transfert d'un organisme à un autre est réalisé grâce à diverses techniques qui dépendent des caractères et des propriétés de l'organisme récepteur, ainsi que de la nature de ce dernier (animal, bactérie ou plante).

Voici quelques techniques du génie génétique utilisées pour modifier les organismes :

Chez les animaux

On emploie souvent la technique de « microinjection » pour obtenir des animaux transgéniques ou génétiquement modifiés. À l'aide d'une aiguille extrêmement fine, on injecte une solution de molécules d'ADN contenant les gènes conférant les caractères souhaités, comme la résistance à la maladie, dans des cellules animales, habituellement embryonnaires. Les gènes sont incorporés au génome cellulaire de l'animal, de sorte que les cellules commencent à manifester les caractères déterminés par le nouveau gène. Cette technique de microinjection pourrait s'avérer précieuse en agriculture.

Chez les bactéries

Dans certaines bactéries, on trouve de petits segments circulaires naturels d'ADN appelés plasmides, qui peuvent servir en génie génétique. L'ADN plasmidique peut être facilement retiré de la cellule bactérienne, modifié par l'ajout d'un nouveau gène et réinséré dans la cellule. Équipée du nouveau gène, la cellule bactérienne peut alors fabriquer le produit de ce gène comme si c'était le sien. Comme les bactéries se reproduisent très rapidement, il est possible d'utiliser de fortes concentrations de bactéries porteuses du plasmide modifié et de produire des quantités commerciales importantes d'un produit génique, par exemple un additif alimentaire ou un vaccin pour animaux.

Chez les végétaux

Les cellules végétales sont entourées d'une membrane résistante. L'insertion de matériel génétique est donc un peu plus ardue que dans le cas des bactéries. Deux techniques principales permettent de contrer cette difficulté.

La première repose sur une espèce bactérienne modifiée appelée Agrobacterium. Dans la nature, Agrobacterium envahit une plante, l'infecte avec un segment de son propre ADN qui code le développement de la tumeur du collet. Ce segment est incorporé à l'ADN de la plante qui développe les symptômes de la maladie.

Lorsque les chercheurs utilisent Agrobacterium pour modifier génétiquement des végétaux, ils enlèvent les segments pathogènes de l'ADN de la cellule bactérienne. Ils appliquent la méthode « coupe-insertion » pour les remplacer par des gènes conférant les caractères souhaités (par exemple, l'amélioration de la valeur nutritive).

Les scientifiques introduisent ensuite Agrobacterium dans les cellules végétales et laissent la bactérie s'y propager et y introduire le nouveau gène. La plante formée par ces cellules végétales présente le caractère souhaité conféré par le nouveau gène. Ainsi, Agrobacterium devient un émissaire pratique pour transmettre aux végétaux de nouveaux caractères.

Méthode du «canon à particules»

La deuxième technique d'introduction d'ADN modifié dans les cellules végétales est celle du « canon à particules » d'ADN : de minuscules particules métalliques enrobées des gènes souhaités, par exemple ceux qui améliorent la valeur nutritive, sont chargées dans un canon à particules et directement injectées par ce moyen dans les cellules végétales. Ces gènes sont incorporés à l'ADN des cellules de la plante, qui produisent des plantes adultes possédant le nouveau caractère.

Deux méthodes d'introduction de l'ADN dans les cellules végétales 1. ADN conférant les nouvelles propriétés 2. Nouvel ADN coupé et inséré dans l'ADN plasmidique circulaire de la cellule d'agrobacterium. (2) Minuscules particules métalliques enrobées du nouvel ADN 3. Agrobacterium transfère le plasmide dans les cellules végétales. (3) Les particules sont placées dans un « canon à particules » 4. Le nouvel ADN est incorporé aux chromosomes de la plante. 5. Les cellules végétales munies du nouvel ADN se divisent. 6. Les cellules végétales donnent des plantules ayant les nouveaux caractères dans un plat de Pétri. 7. Les plantules sont ensuite transférées en terre.


Fabrication du gène chimère.

1ère étape : Extraction du gène (schéma 1)

  • Le plasmide (chromosome) est extrait de Bacillus Thuringiensys Bt
  • Des enzymes de restriction; coupe en amont et en aval du gène d'intérêt en laissant autour du gène une bordure et le promoteur et le terminateur du donneur.

2ème étape : Élimination du promoteur et terminateur du donneur.

  • Le promoteur et terminateur du gène sont plus ou moins spécifiques de la plante ou de l'organisme. Ils servent à l'expression du gène. Les promoteurs de Bt ne permettraient pas l'expression du gène dans le maïs. Aussi, il faut les retirer avec de nouveaux enzymes de restriction. (schem)a2

3ème étape : Reconstruction du gène.

  • Il faut permettre l'expression du gène en "recollant" à notre gène d'intérêt un promoteur et un terminateur qui permettront l'expression du gène dans la plante maïs.
  • Parallèlement un deuxième gène est préparé qui donnera à la plante une tolérance ou une résistance à un herbicide.

4ème étape : Multiplication du gène

  • Le ou les gènes qui ont été obtenus doivent être multipliés avant d'être utilisés. Escherichia Coli qui est une bactérie de clonage, va réaliser cette multiplication.
  • Le plasmide de Escherichia Coli est extrait de la cellule, il a été modifié auparavant avec un marqueur antibiotique qui servira à éliminer les bactéries non transformées dans le processus de multiplication.
  • Le plasmide est coupé pour y introduire le ou les gènes d'intérêts
  • Le plasmide est réintroduit dans Escherichia Coli qui, en se multipliant, reproduira les gènes.
  • A l'issue de cette multiplication, les plasmides recombinants qui n'ont pas été transformés sont éliminés avec l'antibiotique ampicilline.

Insertion des plasmides dans la plante.

5ème Étape : La biolistique

  • Plusieurs méthodes de réintroduction des séquences de gènes existent, l'une d'elle est la biolistique. Des micro billes de tungstène sont enduites des plasmides extraits des bactéries.
  • Un canon à particules "tire" ce mélange sur des plantules ou cales.
  • Les plantes ainsi blessées vont introduire dans leur patrimoine génétique les séquences de gènes.

6ème Étape : Régénération de la plante transformée

  • Dans des boites de Pétri les plantules sont régénérées.
  • Les plantes qui ne sont pas tolérantes à l'herbicide sont éliminées à ce stade.
  • La plante ainsi obtenue porte le ou les gènes d'intérêt.
  • Il est vérifié, par la suite, l'expression du gène dans la plante, ainsi que sa stabilité dans le temps.

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