L’arbre transgénique : Chronique d’un échec annoncé?

1. L’arbre transgénique : Chronique d’un échec annoncé?

2. Plan de la présentation • OGMs , AGMs ; définitions et mise en contexte • Les AGMs à quelles fins (objectifs)? • La règlementation des essais au champs • L’étude des impacts potentiels sur l’environnent • Les défis à relever pour les AGMs de deuxième génération

3. OGM et AGM ? Existe aussi sous le nom de plante ou arbre transgénique Génétiquement Organisme/Arbre Modifié Croisement classique Transformation génétique X = + = vs

4. Des exemples d’OGM • Vaccins (Twinrix pour l’hépatite; fièvre jaune) • Micro-organismes (bactéries, levures…) • Souris (recherche médicale) • Plantes

5. Le code génétique est partagé par tous les organismes vivants

6. Introduction of Genetic Material into Plant Cells, Caplan et al. (1983) • Inheritance of Functional Foreing Genes in Plants, Horsch et al. (1983) Les premiers développements en transgénèse végétale

7. Des OGM dans nos assiettes • Canola • Maïs • Soya • Pomme de terre …et des arbres transgéniques • Peuplier avec résistance au glyphosate (Fillatti et al 1987) • Épinette blanche avec gène marqueur (Ellis et al. 1993)

8. Développement des AGMs ; mise en contexte • Nécessité ou curiosité intellectuelle? • Croyance de quelques visionnaires ? (Institut national forestier de Petawawa) • Innovation technologique nécessaire ? • Plus rapide que l’amélioration génétique traditionnelle ? • Un outil de recherche fondamentale!

9. La tordeuse des bourgeons de l’épinette • Épidémie récente • Insecticide biologique connu • Efficacité reconnue • Opportunité de développement d’une nouvelle solution biotechnologique

10. Le clonage du gène de Bacillus thuringiensis

11. Évaluerl’expression du gène

12. Tests d’alimentation avec les épinettes Bt

13. Impact sur les autres insectes? Des solution potentielles • Expression très ciblée de la protéine insecticide (aiguilles blessées) • Protéine insecticide à spectre ciblé • Approche basée sur les mécanismes de résistance endogène (ex. résines et terpènes)

14. Végétaux à caractères nouveaux (VCN)PNT: plant with novel traits • Responsabilité du Bureau de la biosécurité végétale (BBV/PBO) • Le BBV travaille en étroite collaboration avec le Module d'évaluation de la dissémination dans l'environnement des produits de la biotechnologie, qui est responsable de l'étude des VCN quant à leur sûreté pour environnement. • Loi sur la protection des végétaux (Plant Protection Act) • Loi sur les semences (Seeds Act) Canadian food inspection agency (CFIA) Agence canadienne d’inspection des aliments (ACIA)

15. Qu'est-ce qu'un VCN? • Un VCN est une plante qui contient un caractère nouveau pour l'environnement canadien et susceptible de compromettre l'utilisation spécifique et sécuritaire de la plante, sur le plan de l'environnement et de la santé humaine. • Les caractères peuvent être introduits en ayant recours à la biotechnologie, à la mutagenèse ou à des techniques classiques de reproduction et, dans une certaine mesure, avoir des répercussions sur le flux génétique, l'exposition aux phytoravageurs, les organismes non ciblés ou la biodiversité.

16. Les essais menés par le SCF • Ces essais en champ sont les seuls effectués au Canada • Essais de démonstration et études de cas • Évaluer les effets physiologiques potentiels de la transgénèse • Ils visent à évaluer à long terme la stabilité de l’expression des transgènes dans des conditions naturelles • À développer les connaissances sur l’impact potentiel des AGM sur l’environnement.

17. Canadian food inspection agency Agence canadienne d’inspection des aliments Essais au champ en conditions confinées d’AGMs • Présenter un document scientifique décrivant la biologie de l’espèce ciblée avec la demande de permis • Période limitée (habituellement 5 ans) • Pas de floraison • Rangées de gardes • Suivi régulier et accès limité • Livre de bord et inspections régulières • Et biens d’autres petits détails….

19. Populus - 1997 Gène marqueur Physiologie Persistance de l’ADN Essais au champ d’AGMs

20. 2002 Essai au champ de peuplier GM 1997 2006 2005

21. Populus - 1997 Gène marqueur Physiologie Persistance de l’ADN Picea glauca - 2000 Protéine insecticide de Bacillus thuringiensis Expression du transgène dans les aiguilles Physiologie Résistance à la tordeuse Essais au champ d’AGMs

22. Essai au champ d’épinettes B.t. en 2000

23. Essai au champ d’épinettes GM 2006 2004 2004

24. Étude des impacts potentiels (1) • Pas d’altération du phénotype observé • Expression du transgène stable à long terme • Dégradation rapide de l’ADN (gène marqueur) dans l’environnement • Efficacité du transgène validée sur plusieurs années

25. Étude des impacts potentiels (2) • Pas d’influence sur la diversité génétique microbienne du sol • Pas d’influence sur les micro-organismes associés (ex. mycorhizes)

26. Blessures ou éliciteurs Induction du transgène chez les essais au champ de peuplier GM Gène marqueur sous le contrôle d’un promoteur inductible par blessure (PIN) promoteur Région codante ARNm enzyme

27. Gène marqueur- réaction enzymatique simple Prélever les branches Traitements en serre Expression inductible du gène marqueur

28. Induction par blessure du gène marqueur (transgène)

29. Parmi les responsabilités de l'ACIA • Élaboration de politiques de réglementation en harmonie à l'échelle internationale découlant d'une participation à divers forums internationaux. • Approbation de la dissémination en milieu ouvert de VCN; • Approbation et inspection des essais de recherche au champ en conditions confinées de VCN; • Examen des demandes d'importation de VCN; • Élaboration de politiques de réglementation nationales en rapport avec la dissémination de VCN dans l'environnement;

30. Reconnaître l’importance de la biotechnologie moderne et la nécessité d’établir des règles d’utilisation claires • Sommet de la Terre de Rio de Janeiro - 1992: une stratégie globale pour un développement durable  • Convention sur la diversité biologique (CDB) • Protocole de Carthagène sur la prévention des risques biotechnologiques relatifs à la CDB (proposé en 2000 et effectif en 2003). • Conférence de Kuala Lumpur (2004) • Conférence de Montréal (2005) • Conférence de Curitiba (2006)

31. Le Protocole de Carthagène (CPB) • Traite des mesures à prendre principalement lors des mouvements transfrontaliers afin d’éviter les effets négatifs potentiels des OGM sur la biodiversité et la santé, en vertu du principe de précaution. • Exclu les produits pharmaceutiques • Importance d’obtenir des informations scientifiques sur les effets défavorables potentiels, sur la conservation et l'utilisation durable de la diversité biologique

32. La valeur de la biodiversité: "biens et services" fournis par les écosystèmes • La fourniture de bois, de carburant et de fibre • La fourniture de logements et de matériaux de construction • La purification de l'air et de l'eau • La détoxication et la décomposition des déchets • La stabilisation et la modération du climat • La modération des inondations, de la sécheresse, des températures extrêmes et de la force des vents • La fertilité des sols, notamment, le cycle de renouvellement des nutriments • La pollinisation des plantes, y compris des nombreuses plantes cultivées • La lutte contre les parasites et les maladies • La conservation des ressources génétiques qui entrent, pour une part essentielle, dans la production des plantes cultivées et des animaux d'élevage, des médicaments, et d'autres produits • Des avantages d'ordre culturel et esthétique • La faculté d'adaptation au changement

33. Le seul déploiement commercial: peupliers B.t. en Chine From Dietrich Ewald of the Institute for Forest Genetics and Forest Tree Breeding in Waldsieversdorf,

34. Essais en Chine Prof Sun Zhang-Xu Shandong Agricultural University Photo Steven Strauss

35. Cibles concrètes (moyen et long terme) • La résistance aux insectes et maladies et l’adaptabilité • Les changements climatiques et l’augmentation des échanges commerciaux risquent de favoriser l’émergence de ravageurs (exotiques et locaux) • Augmenter la productivité de plantations (particulièrement la qualité) afin de réduire la pression de l’exploitation des forêts naturelles • Production d’arbres avec des traits spécifiques (qualité de la fibre) • Développer de nouvelles opportunités (production d’éthanol cellulosique) • Diminuer la quantité de lignine afin de réduire les coûts énergétiques de transformation. • Occasion de restaurer des essences décimées par des ravageurs exotiques (ex. pin blanc)

36. Améliorer la qualité de la fibre • Intérêt pour certaines voies de synthèse: ex. lignine, cellulose • Caractéristiques recherchées; approches multiples… Sticklen 2008

37. La synthèse de la lignine Phenylalanine PAL CAD Cinnamate 4-Coumaroyl-aldehyde P-hydroxy-phenyl/alcohol CCR C4H 4CL 4-Coumaroyl-CoA 4-Coumarate 4-Coumaroyl-shikimate/quinate HCT C3H HCT Flavonoids Caffeoyl-CoA Caffeoyl-shikimate/quinate CCoAOMT Lignin CCR CAD 4CL Coniferyl-alcohol Coniferyl-aldehyde Ferulate Feruloyl-CoA CA5H/F5H Soluble and cell wall bound phenolics 5-Hydroxyconiferyl-aldehyde COMT CCR CAD 4CL Sinapoyl-alcohol Sinapoyl-aldehyde Sinapoyl-CoA Sinapate Hamberger et al.

38. Croisement ou AGM Mutation / interférence de l’ARN Améliorer la qualité de la fibre Chapple et al. 2007

39. Essai au champ de peuplier transgénique en France • Peuplier modifié génétiquement afin de diminuer le contenu en lignine • Réduction de l’expression du gène codant pour la CCR Leplé et al 2008

40. Mutant CAD de pin

41. Arbres à caractères nouveaux ? Croisements classiques et AGMs • Génomique et cartes génétiques • Banques de données sur la fonction des gènes • Biochimie et biologie moléculaire Phénotype d’intérêt Plantes modèles Gène d’intérêt Croisement Validation par transgénèse Sélection assistée par marqueur Arbres améliorés

42. Qu'est ce qu'un VCN? • Un VCN est une plante qui contient un caractère nouveau pour l'environnement canadien et susceptible de compromettre l'utilisation spécifique et sécuritaire de la plante, sur le plan de l'environnement et de la santé humaine. • Les caractères peuvent être introduits en ayant recours à la biotechnologie, à la mutagenèse ou à des techniques classiques de reproduction et, dans une certaine mesure, avoir des répercussions sur l'enherbement, le flux génétique, l'exposition aux phytoravageurs, les organismes non ciblés ou la biodiversité.

43. Un futur pour les AGMs? • Améliorer l’acceptabilité sociale • Environnement économique propice • Contexte coûts vs bénéfices • Contexte environnemental propice • Ex. lutte aux ravageurs exotiques • Aménagement de plantations intensives • Outil essentiel de recherche en biologie moléculaire et en génomique THE ENTSLord of the Rings: The Two Towers (2004)

44. L’équipe