Des OGM petits mais efficaces !

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Alors que les OGM végétaux défraient la chronique, de tous petits OGM travaillent depuis bientôt 30 ans, dans un profond silence médiatique, pour la santé des hommes et la blancheur de leur linge !

Depuis 1981, en effet, l’insuline (qui permet de soigner les diabétiques) puis d’autres hormones, divers vaccins et de nombreuses protéines d’intérêt thérapeutique, sont produits par des micro-organismes (bactéries, levures ou cellules en culture) génétiquement modifiés. Des enzymes pour la recherche, telle l’ADN polymérase, ou pour l’industrie (amylases, lipases, protéases) sont également obtenues de cette façon. Souvent cultivées dans des cuves nommées bioréacteurs, elles sont notamment incorporées dans des procédés de fabrication (de papier, par exemple) ou dans la formulation de nombreuses lessives dont elles augmentent les performances.

Dans toutes ces applications, cependant, ce n’est pas l’OGM lui-même qui est utilisé mais la molécule active qu’il a synthétisée. De plus, les « micro-OGM » sont cultivés dans des conditions de confinement qui évitent leur dissémination dans la nature. Ils permettent aux bio-industries une production spécifique à meilleur rendement et, pour le domaine de la santé, exempte de contaminants infectieux. Ainsi l’hormone de croissance (somatotropine), produite aujourd’hui par génie génétique, est sûre, tandis que la somatotropine obtenue jusqu’au milieu des années 1980 à partir d’extraits d’hypophyses de cadavres humains pouvait être contaminée par des prions pathogènes, vecteurs de la maladie de Creutzfeldt-Jakob. C’est ainsi que cette dernière a été transmise, à l’époque, à plus d’une centaine d’enfants en France. Rappelons enfin que les micro-OGM sont utilisés depuis longtemps au quotidien pour la recherche fondamentale. Le colibacille (Escherichia coli) et la levure de bière (Saccharomyces cerevisiae) ont joué un rôle essentiel, en tant que modèles biologiques, dans la compréhension du fonctionnement des gènes. Les micro-OGM comme systèmes d’expression protéique, d’usines à vecteurs ou de véhicules d’ADN restent des outils indispensables aux laboratoires de biologie. Jean-Noël HALLET, microbiologiste, Professeur émérite à l’Université de Nantes

Sciences et biotechnologies en réseau

Puces à ADN © Biogenouest / plateforme "Transcriptome"

De très nombreux projets de recherche menés actuellement en biologie nécessitent, parce qu’ils explorent des systèmes complexes dans leur intégralité, des moyens sophistiqués, informatisés, fréquemment actualisés et mobilisant de nombreux experts (chercheurs, ingénieurs, techniciens) ; c’est pourquoi ils sont onéreux.

Face à ce besoin, les unités de recherche des régions Bretagne et Pays de la Loire ont créé en 2002 un groupement d’intérêt scientifique (GIS), Ouest genopole®, devenu depuis Biogenouest(1). Dans ce réseau de 16 plateformes sont mis en commun des outils innovants et des capacités d’analyse de données « à haut débit » utiles à toutes les sciences de la vie : agronomie, biologie humaine, biologie marine, bio-informatique, etc.

Chacun de ces plateaux techniques est dédié à une compétence technologique particulière. Le séquençage de l’ADN (le décryptage ordonné de la série de bases A, T, G, C), par exemple, est aujourd’hui réalisé par des automates capables d’établir en quelques heures des séquences de plusieurs millions de bases.

À l’analyse des génomes de nombreuses espèces (génomique) a fait suite la post-génomique, qui étudie les fonctions des gènes et leurs interactions complexes dans le fonctionnement cellulaire à travers leurs produits que sont les ARN messagers (transcriptomique) et les protéines correspondantes (protéomique). Une plateforme est ainsi dédiée aux outils qui, telles les puces à ADN, permettent ce type d’approche. D’autres plateformes sont vouées au développement d’outils pour les études de transgenèse in vivo (cf. "Des sésames de survie").

Biogenouest regroupe aujourd’hui 56 unités de recherche, soit environ 2 000 personnes dont 800 chercheurs. Il ne met pas seulement des outils à disposition de ces unités, il leur offre aussi des services qui font tout l’intérêt d’une mise en réseau : une information sur les technologies disponibles, importante dans la conception même des projets ; des formations sur les outils ; une aide à la valorisation des travaux en vue de brevets et d’exploitations industrielles (transfert technologique) ; une animation qui favorise les coopérations entre les équipes de recherche, les plateformes et les entreprises de biotechnologie, notamment via l’organisation de colloques.

Ces actions servent les projets régionaux ou européens dans lesquels des laboratoires bretons ou ligériens sont impliqués.

Yves MALTHIERY, Professeur, directeur de l’unité mixte de recherche U694 « Mitochondrie : régulation et pathologie » (Inserm/Université d’Angers). www.ouest-genopole.org

(1) Biogenouest est soutenu par la Région Bretagne, la Région Pays de la Loire, l’Union européenne, le Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche, l’Inserm, le CNRS, l’Ifremer, l’Inra, l’Inria et les universités d’Angers, du Maine, de Nantes, de Brest et Rennes 1.

• PDF sur la technologie des puces à ADN

Le recul du mal

Quel tabac pour les séries télé à la gloire de la police scientifique ! La possibilité de confondre un criminel via une empreinte génétique (un fragment de peau, du sperme ou un cheveu dont on analyse l’ADN) a en effet renouvelé les intrigues des fictions comme les chroniques des faits divers réels. Néanmoins ce moyen d’identification, développé à partir de la PCR (cf. "Naissance d'un génie") dépasse largement, dans ses applications, le seul cadre judiciaire. « Les progrès des techniques de séquençage du génome permettront bientôt à n’importe quel laboratoire d’analyses de lister tous les gènes d’un individu en deux ou trois jours, précise Jean-Paul Moisan, fondateur et directeur de l’IGNA (Institut Génétique Nantes Atlantique, un leader européen en matière de diagnostic génétique). Un accès large et rapide à ce type d’information n’est donc plus un défi technologique. En revanche, les questions éthiques et réglementaires demeurent brûlantes . Et les réponses diffèrent selon les pays. »

Par exemple, en France, une empreinte génétique sur une scène de crime ne constitue pas une preuve mais seulement une aide à l’enquête. De plus, les identifications génétiques ne portent que sur une quinzaine de séquences d’ADN non codantes, qui ne sont liées à aucune caractéristique anatomique. Dans d’autres pays comme les USA, par contre, l’identification de séquences codantes, par exemple liées à la couleur des yeux ou révélatrices d’un problème de santé, peut être utilisée non seulement par la justice mais aussi par les assureurs.

« Aujourd’hui, ajoute Jean-Paul Moisan, les demandes adressées aux laboratoires comme le nôtre concernent de plus en plus la santé. Tout un chacun peut déjà obtenir un diagnostic prénatal ou connaître ses prédispositions génétiques au développement ou à la transmission d’une maladie héréditaire. Mais surtout, d’autres techniques de génie génétique sont à présent mises en oeuvre, en collaboration avec des équipes de recherche médicale, pour disposer de thérapies bien plus personnalisées qu’auparavant. » Il s’agit non seulement d’analyser des ensembles de gènes mais aussi de savoir comment ils sont exprimés chez un individu : quelles enzymes et autres protéines ce dernier produit ou est susceptible de produire (et en quelles quantités) en réponse à l’administration d’un médicament donné. Cette stratégie, nommée pharmacogénétique, est promise à un grand avenir, en particulier dans le traitement des cancers.

O.N.d.S.

Sentinelles génétiques

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Vingt ans après la révolution des empreintes génétiques (cf. la brève "Le recul du mal"), les techniques moléculaires d’identification ont été largement étendues aux espèces animales, végétales et microbiologiques.

L’augmentation des échanges internationaux, en particulier dans le secteur agroalimentaire, a nécessité la mise en place d’outils et de réglementations pour garantir aux consommateurs l’innocuité, la qualité, l’origine ou la composition des produits. La constitution de bases de données de séquences d’ADN propres à de nombreuses espèces vivantes a permis, à cette fin, de disposer de moyens d’authentification infaillibles.

Avec l’arrivée des OGM sur le marché européen, en 1999, une question s’est posée : comment savoir si un aliment contient des OGM ou non, et si oui, en quelles quantités ? La technique « de criblage » la plus employée aujourd’hui consiste à tester la présence de séquences d’ADN spécifiques de transgènes connus. On extrait d’abord l’ADN puis on met en oeuvre des réactions enzymatiques de polymérisation en chaîne (PCR) qui multiplient en grand nombre le transgène recherché s’il est présent dans l’aliment. La quantité d’ADN transgénique est alors mesurée grâce à une détection optique automatisée des molécules fluorescentes qui se sont fixées sur les transgènes après leur introduction dans l’échantillon. On en déduit la quantité initiale d’ADN ciblé.

Le seuil de détection garanti par ce procédé est de 0,01 %, un taux qui correspond, par exemple, à la présence d’un seul grain de maïs Bt (dont le transgène produit un insecticide) dans 3 kg de maïs. Réglementairement, tout aliment qui présente un taux supérieur ou égal à 0,9 % doit être signalé comme produit contenant des OGM.

Cette technique est utilisée dans d’autres applications telles que la détection d'allergènes connus dans un aliment. Des méthodes plus classiques sont encore employées, comme le test Elisa (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) qui quantifie des protéines produites par les gènes, mais de nouveaux outils de diagnostic puissants et miniaturisés apparaissent sur le marché, comme les puces à ADN qui contiennent parfois plusieurs milliers de réactifs « sentinelles » capables de cribler de nombreux gènes simultanément.

Françoise LE VACON, responsable de l’unité de biologie moléculaire de la société Atlangene-Silliker (Nantes)

Citoyens de la génomique

Chimère de Notre-Dame de Paris © iStockphoto / David Pedre

Quand on parle d’animal transgénique, la figure mythique de la Chimère resurgit souvent, et aussi celle de Prométhée qui, puni par les dieux pour leur avoir volé le feu, incarne celui qui a transgressé l’ordre établi. Comme le note Bernard Keating, de l’Université Laval à Québec, cette référence fréquente témoigne du fait que la transgenèse est largement perçue comme un viol de la nature, celle de la création biblique où les espèces animales, Homme compris, sont nées immuables et bien distinctes les unes des autres.

La théorie de l’évolution et la génétique moléculaire, qui exposent la variabilité des espèces et ce qu’elles ont en commun, ont pourtant conduit à renouveler les concepts sur ce qui détermine l’Homme : « Dans l’imaginaire collectif, le code génétique remplit aujourd’hui la fonction qui, autrefois, était dévolue à l’âme humaine », suggère Bernard Keating. Mais quelle est la portée de ce renouveau ?

Pour Alain Supiot, fondateur de la Maison des sciences de l’Homme à l’Université de Nantes, il s’agit plus d’une transformation que d’une nouveauté radicale. Dans la pensée occidentale, en effet, « la référence à Dieu a disparu du droit des personnes sans que disparaisse la nécessité logique de référer à tout être humain une Instance garante de son identité et qui symbolise l’interdit de le traiter comme une chose. » Autrement dit, d’une part, ce n’est plus Dieu qui apparaît comme le garant de l’unicité de l’Homme et de ses droits, mais la République et ses lois bioéthiques. De plus, ce n’est plus seulement l’humanité qui possède un caractère sacré, c’est aussi et surtout l’individu luimême et la personnalité qui naît avec lui. La connaissance du génome peut étayer cette vision individualiste et figée de l’être humain.

D’autre part, l’impact des sciences du vivant dans la définition de l’Homme n’est pas universel. Dans certaines civilisations, notamment chez certains peuples d’Afrique ou en Inde, l’individu demeure envisagé comme une scène où plusieurs personnages cohabitent ou se succèdent, note en substance Alain Supiot. Dès lors qu’on reconnaît la légitimité d’un tel point de vue, on peut sans doute admettre plus facilement qu’une opération sur la nature jugée malsaine par les uns puisse ne pas l’être par les autres.

O.N.d.S.
• Le défi transgénique, dir. G. A. Legault (L’Harmattan, 2001)

• La génétique, science humaine, dir. M. Fabre-Magnan et Ph. Moullier (Belin, 2004)

D'où proviennent les gènes ?

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Un peu paradoxalement, alors que la connaissance de la chimie du vivant a beaucoup progressé après la découverte, en 1953, de la structure en double hélice de l’ADN, la genèse des mécanismes moléculaires constitutifs des premiers systèmes vivants reste encore énigmatique.

Comment l’ADN et, probablement avant lui, l’ARN sont-il apparus ? Comment se sont organisées leurs interactions avec les enzymes ? Ce sont là des questions auxquelles s’attellent les chercheurs qui s’intéressent à l’origine de la vie.

Dans ce cadre, l’émergence de la transcription en ARN de séquences portées par l’ADN (l’information génétique) et de la traduction de cet ARN en protéines paraît centrale, car ce double processus donne un sens à l’existence de l’ADN. Il faut cependant garder à l’esprit qu’il s’agit d’un sens quelque peu a posteriori, construit sur ce que nous savons des organismes vivants. Dire que l’ADN a été formé afin de coder des protéines utiles, c’est un peu comme dire que l’Homme a été doté de jambes pour pouvoir marcher ; la vision néodarwinienne dit plutôt que tels et tels gènes (dont ceux qui nous permettent d’avoir des jambes) ont été conservés parce qu’ils ont offert des avantages par rapport à d’autres formes. Le processus complexe de transcription-traduction résulte sans doute de modifications successives, apparues de manière aléatoire, de processus réactionnels plus élémentaires. Ce sont ces derniers que nous essayons de mettre en évidence grâce à de nombreux essais en laboratoire, tout en faisant l’hypothèse pratique de l’existence préalable d’une « coopération » entre acides nucléiques et acides aminés (les briques élémentaires des protéines).

Nous avons ainsi montré que des espèces chimiques voisines d’intermédiaires de la traduction, tels que l’aminoacyl-ARN de transfert (AA-ARNt) ou l’aminoacyl adénylate (AA-AMP), peuvent être formées à partir de molécules générées de manière abiotique (étrangère à la chimie du vivant). Il s’agit des N-carboxyanhydrides d’acide aminé (NCA). Ces voies de formation s’avèrent compatibles avec les conditions physicochimiques ayant probablement régné à la surface de la Terre primitive. Elles rendent donc plausible le rôle des NCA dans l’émergence de la vie, mais il ne s’agit là que d’un petit bout du scénario.

Robert PASCAL, Professeur, chercheur de l’UMR « Dynamique des systèmes biomoléculaires complexes » (CNRS/Université de Montpellier 2)