"Des chercheurs scientifiques découvrent une nouvelle voie par laquelle les gènes génétiquement modifiés peuvent s’échapper" par le Dr. Mae-Wan Ho

Rapport de l’ ISIS 02/03/2011
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L’article original en anglais s’intitule Scientists Discover New Route for GM-gene ’Escape’ ; il est accessible sur le site
www.i-sis.org.uk/new_route_for_GM_gene_escape.php

Des gènes "échappés" : un abus de langage pour désigner le transfert horizontal de gènes

Des scientifiques de l’Université de Bristol au Royaume-Uni ont annoncé [1] la découverte "d’une route inconnue" selon laquelle « les gènes GM, modifiés génétiquement, peuvent s’échapper dans l’environnement naturel ».
"S’échapper" est un terme impropre. Il n’est pas nécessaire de dire que les gènes GM (génétiquement modifiés) arrivent à "s’échapper" alors que les organismes génétiquement modifiés (OGM) le font depuis que ces derniers ont été libérés allègrement et en grande abondance dans l’environnement au cours des 17 dernières années. La question est plutôt de savoir à quelle vitesse et sur quelle étendue, les gènes GM peuvent se propager, et quelles sont les conséquences désastreuses qui peuvent en rsulter.

La ‘fuites’ dont il est question résultent du transfert génétique horizontal : c’est-à-dire la dissémination de gènes GM par infection et par multiplication (littéralement comme un virus), indépendamment des barrières d’espèces, d’où une vitesse de propagation qui est beaucoup plus rapide et une étendue qui est presque illimitée.
De nouvelles combinaisons de matériel génétique sont créées à un rythme sans précédent : elles affectant les espèces qui se reproduisent le plus rapidement possible, c’est à dire les bactéries et les virus qui causent des maladies. Le transfert horizontal de gènes et les recombinaisons sont en effet les principales voies capables de générer de nouvelles souches de bactéries et de virus qui sont des agents pathogènes.

Les modifications génétiques et la dissémination des OGM dans l’environnement sont grandement facilitées par le transfert horizontal de gènes et par les recombinaisons. Elles ont créé de grandes voies nouvelles pour les échanges de gènes, en plus des voies et des passages occasionnels qui existaient auparavant.

Certains d’entre nous ont longtemps considéré le transfert horizontal de gènes comme le risque caché le plus grave et le plus sous-estimé, résultant du génie génétique, et ils ont en conséquence alerté maintes et maintes fois les autorités chargées de la réglementation et des contrôles, depuis que les premiers OGM ont été proposés, autorisés et disséminés dans l’environnement (voir par exemple les références [3, 4] (Gene Technology and Gene Ecology of Infectious Diseases, ISIS scientific publication ; Genetic Engineering Dream or Nightmare, ISIS publication).
Un bon exemple est fourni par la récente « alerte d’urgence » qui a été envoyée par un scientifique éminent du Ministère de l’Agriculture des États-Unis, au Secrétaire américain de l’agriculture, à propos d’un agent pathogène suspecté d’être "nouveau pour la recherche scientifique" et qui apparaît associé aux cultures de plantes génétiquement modifiées (OGM] [5] (Emergency ! Pathogen New to Science Found in Roundup Ready GM Crops ? SiS 50) *.
* Version en français intitulée "Alerte à propos d’OGM tolérants à un herbicide : un nouvel agent pathogène, inconnu de la recherche scientifique, a été mis en évidence dans les plantes génétiquement modifiées Roundup Ready" par le Dr. Mae-Wan Ho, traduction, définitions et compléments de Jacques Hallard ; accessible sur le site http://yonne.lautre.net/spip.php?article4728

Les blessures des plantes sont des zones sensibles pour les échanges de gènes

Les chercheurs de l’Université de Bristol en Grande Bretagne ont montré que les plaies des plantes, qui peuvent résulter des piqûres et des morsures d’insectes, ainsi que de l’abrasion et d’autres dommages par contacts mécaniques, sont des zones sensibles, des ‘hotspots’ ou ‘points chauds’ pour le trafic, les échanges de gènes, par l’action des hormones de blessure qui sont produites par les végétaux.

Dans de telles circonstances, la bactérie du sol Agrobacterium tumefaciens, qui cause la maladie de la galle du collet chez les plantes, pourrait élargir sa gamme d’hôtes pour infecter les champignons et pour insérer des gènes étrangers dans le génome des champignons [2]. Ceci a de très grandes implications en matière de sécurité liée aux OGM, qui sont déjà très largement disséminés dans l’environnement.

La bactérie du sol Agrobacterium tumefaciens est probablement unique parmi les agents pathogènes naturels des plantes, par sa capacité à faire passer des gènes par transfert horizontal entre des genres différents, lors d’une infection ; et c’est cette capacité qui a été largement exploitée pour la création des plantes génétiquement modifiées.

Il est estimé que ces derniers OGM végétaux ont été cultivés sur 134 millions d’hectares à travers le monde en 2009, et ils ont encore fait un bond supplémentaire de 10 pour cent en 2010, selon l’International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA), le Service International pour l’Acquisition des Applications d’Agro-biotechnologie, une organisation qui est financée par les industriels concernés [6].

Une étude commandée par le Ministère britannique de l’Environnement, de l’Alimentation et des Affaires rurales (DEFRA) dans les années 1990 avait déjà révélé qu’il est très difficile, voire impossible, de se débarrasser du vecteur Agrobacterium qui est utilisé dans la création des plantes transgéniques [7]

La bactérie est susceptible de rester en dormance, même après que les plantes transgéniques aient été transplantées dans le sol. Par conséquent, il est prévisible qu’elle facilite le transfert horizontal de gènes, dans un premier temps à d’autres types ‘sauvages’ d’Agrobacterium vivant dans le sol et, au-delà, chez d’autres espèces vivantes.
Les souches pathogènes d’Agrobacterium tumefaciens ont un plasmide Ti extrachromosomique (inducteur de tumeur) qui permet le transfert horizontal d’un segment du plasmide Ti, l’ADN-T, dans le génome de cellules végétales lorsque le système de virulence de la bactérie (causant des maladies) est activé par les hormones qui sont produites par une plante blessée.

Cette caractéristique est exploitée dans la création des organismes génétiquement modifiés (OGM), par le désarmement de la bactérie, et par l’intégration des gènes de virulence dans un vecteur "binaire" qui doit être utilisé en conjonction avec la souche d’Agrobacterium désarmé.
Dans les années 1990, il a été montré que l’éventail des organismes transformés par Agrobacterium pouvait être étendu si l’hormone de blessure acétosyringone était utilisée pour induire le système de virulence.

Les chercheurs de l’Université de Bristol ont constaté que A. tumefaciens est un pathogène du sol qui infecte souvent les plantes par les blessures : il est concevable que la bactérie puisse rencontrer de nombreuses espèces de micro-organismes, y compris les champignons pathogènes, avec la même méthode de pénétration dans la plante. Les sites de blessure sont susceptibles d’exsuder des hormones telles que l’acétosyringone, et les bactéries sont ainsi prêtes pour réaliser le transfert d’ADN-T.

Des expériences ont pleinement confirmé les soupçons initiaux

Les chercheurs ont effectué leur travail expérimental en utilisant le champignon Verticillium albo-atrum, qui cause des flétrissements chez les végétaux, et qui est en outre un excellent candidat pour des rencontres avec la bactérie Agrobacterium dans les plantes, car il a un large éventail d’accueil et d’acceptabilité similaire dans les végétaux, en infectant ceux-ci au niveau des racines et du collet.

Les expériences antérieures de laboratoire ont montré que ce champignon V. albo-atrum ne peut pas être transformé par Agrobacterium en l’absence de l’acétosyringone. Donc, s’il est présent avec Agrobacterium dans les tissus végétaux et qu’une transformation génétique se produit, ce doit être la plante qui fournit l’hormone de blessure.

Des tranches de carottes et des tubercules de pommes de terre pelées, ainsi que des sections de tiges et de feuilles de plants de tabac ont été utilisées comme cultures de tissus végétaux pour les expérimentations. Après stérilisation, ce matériel a été inoculé avec deux souches de la bactérie A. tumefaciens et du champignon V. albo-atrum et laissé à température ambiante dans une boîte de gélose recouverte pendant un minimum de 8 jours et un maximum de 42 jours.

Des transformations génétiques réussies du champignon V. albo-atrum ont été obtenues à partir de tous les types de tissus végétaux : 2 tranches de pommes de terre sur 7, 1 tranche de carottes sur 15 ; 14 des 42 boîtes contenant chacune 3 à 5 morceaux de feuilles, et 10 des sections de tige sur 31 (sans plaque de gélose, de façon à être aussi proche de l’état naturel que possible). Ces transformants obtenus ont été confirmés par des analyses génétiques moléculaires.

Les conséquences sur l’évaluation des risques relatifs aux OGM sont encore et toujours sous-estimées

Les chercheurs ont conclu ainsi [2] : « Ce travail pose donc des questions intéressantes quant à savoir si la gamme d’hôtes de A. tumefaciens dans la nature est plus élargie au-delà du règne végétal. Il est possible que la preuve de tels événements puisse être examinée de manière rétrospective au fur et à mesure que les séquences génomiques, dont le nombre s’accroît sans cesse, deviendront disponibles ....

En outre, le résultat pourrait bien avoir des implications pour l’évaluation des risques des plantes génétiquement modifiées produites par l’intermédiaire d’une transformation avec la bactérie Agrobacterium, car cette dernière peut survivre dans les tissus végétaux par la transformation et par les cultures des tissus végétaux et peut donc être retrouvée dans les plantes transgéniques régénérées ... »

C’est pour le moins un risque très grave qui a été reconnu presque depuis les premières disséminations dans l’environnement, des OGM obtenus par transformation avec la bactérie Agrobacterium.

Les risques sont beaucoup plus grands que ce qui est généralement admis

Nous avons maintes fois attiré l’attention sur la possibilité de transfert génétique horizontal facilité à partir d’OGM créés avec le vecteur Agrobacterium ; cette possibilité de trabsfert est encore plus conséquente que prévu, en raison d’autres découvertes qui ont été faites depuis lors.

Je reproduis ce que nous avons déjà écrit en 2008 [8] (Horizontal Gene Transfer from GMOs Does Happen, SiS 38) *, et qui reprenait un article antérieur [9] (Living with the Fluid Genome **, ISIS publication) (voir l’encadré ci-dessous).

* La version en français est intitulée "Le transfert génétique horizontal se produit bel et bien à partir des OGM" par le Dr Mae-Wan Ho et le ProfesseurJoe Cummins, traduction de Jacques Hallard ; elle est accessible sur le site http://yonne.lautre.net/spip.php?article2820&lang=fr
** L’article en français s’intitule ‘La vie après le cauchemar des manipulations génétiques’ du Docteur Mae-Wan Ho, traduction de Jacques Hallard ; il est accessible sur le site http://www.i-sis.org.uk/isp/LifeAfterGEFR.php

Le vecteur Agrobacterium constitue un bon moyen pour faciliter le transfert génétique horizontal et les échanges de gènes [8, 9]

« Nous avons également fourni des éléments de preuves qui laissent fortement penser que la méthode la plus couramment utilisée pour la création de plantes transgéniques peut aussi servir de voie privilégiée pour le transfert génétique horizontal [9-10].

Agrobacterium tumefaciens, une bactérie du sol qui provoque la maladie de la tumeur ou galle du collet chez certains végétaux, a été développée comme un important vecteur, un moyen de transfert de gènes pour la fabrication des plantes transgéniques. Des gènes étrangers sont généralement greffés dans l’ADN-T - la partie d’un plasmide de A. tumefaciens called Ti (tumour-inducing) - qui se retrouve intégré dans le génome de la cellule végétale, avant d’évoluer ensuite pour donner une tumeur.

Mais une enquête et des recherches plus poussées ont révélé que le processus par lequel Agrobacterium injecte l’ADN-T dans les cellules végétales, ressemble fort à la conjugaison, le processus de l’accouplement entre des cellules bactériennes.

La conjugaison, réalisée par certains plasmides bactériens, nécessite une séquence appelée ’origine du transfert’ (oriT) sur l’ADN qui est transféré. Toutes les autres fonctions peuvent être fournies par des sources dissociées, dénommées « trans-acting- functions" (ou tra). Ainsi, des plasmides "désarmés", sans "trans-acting-functions", peuvent néanmoins être transférés par des plasmides "helper" (assistantes, en français) qui portent des gènes codant pour les "trans-acting-functions". C’est là que réside la base d’un système vecteur compliqué, qui est ainsi conçu et qui implique l’ADN-T d’Agrobacterium, lequel a été utilisé pour la création de nombreuses plantes transgéniques.

Il est vite apparu que les bordures à droite et à gauche de l’ADN-T sont similaires à oriT, et qu’elles peuvent être remplacées par cette dernière séquence. En outre, l’ADN-T désarmé auquel il manque les "trans-acting-functions" (c’est-à-dire les gènes de virulence qui causent la maladie), peut être aidé par des gènes similaires appartenant à d’autres bactéries pathogènes. Il semble que le transfert de gènes d’Agrobacterium, qui s’exerce à travers tous les genres et toutes les espèces vivantes, d’une part, et les systèmes de conjugaison des bactéries, d’autre part, sont tous deux impliqués dans le transport de macromolécules : pas seulement d’ADN, mais aussi de protéines.

Cela signifie que les plantes transgéniques, créées par le système vectoriel de l’ADN-T, constituent une voie toute prête pour des transferts génétiques horizontaux, par l’intermédiaire d’Agrobacterium, et avec l’aide des mécanismes ordinaires de la conjugaison de nombreuses autres bactéries pathogènes et qui sont présentes dans notre environnement.

En fait, la possibilité qu’Agrobacterium puisse servir de vecteur pour les transferts génétiques horizontaux a été soulevée pour la première fois en 1997, dans une étude financée par le gouvernement britannique [7, 12], qui a estimé qu’il est extrêmement difficile de se débarrasser de l’Agrobacterium dans le système vectoriel après une transformation génétique. Le traitement avec un arsenal d’antibiotiques variés et des cultures in vitro répétées des plantes transgéniques pendant 13 mois, a échoué pour se débarrasser de la bactérie. En outre, 12,5 pour cent des bactéries Agrobacterium restantes contiennent encore le vecteur binaire (ADN-T et plasmide "helper"), et ces bactéries sont donc tout à fait capables de transformer d’autres plantes.

La bactérie Agrobacterium transfère non seulement des gènes dans les cellules végétales, mais elle a aussi la possibilité de transférer en retour de l’ADN de la cellule végétale vers la bactérie Agrobacterium [13].
Des taux élevés de transfert de gènes sont associés au système racinaire des plantes et à la germination des semences, là où la conjugaison est la plus probable [14]. A ce niveau, la bactérie Agrobacterium pourrait se multiplier et transférer de l’ADN transgénique à d’autres bactéries, ainsi que vers des plantes qui seraient mises en culture à la génération suivante. Ces possibilités doivent encore être étudiées de façon approfondie.

Enfin, Agrobacterium est capable de transformer génétiquement plusieurs lignées cellulaires humaines après s’y être fixé [15,16]. (Common plant vector injects genes into human cells ISIS News 11/12).

Dans des cellules HeLa transformées et stabilisées (une lignée cellulaire humaine provenant initialement d’un patient cancéreux), l’intégration de l’ADN-T est survenue à la bordure droite, exactement comme ce serait le cas s’il était transféré dans le génome d’une cellule végétale. Cela donne à penser que la bactérie Agrobacterium transforme les cellules humaines par un mécanisme similaire à celui qu’elle utilise pour transformer les cellules des plantes.

La possibilité que la bactérie Agrobacterium soit un véhicule de transfert horizontal de l’ADN transgénique n’a toujours pas été expliquée à ce jour ».

Agrobacterium transfère des gènes dans les cellules humaines

Il est également utile de rappeler notre commentaire dans l’article scientifique [15] démontrant que la bactérie du sol Agrobacterium peut également transférer des gènes dans les cellules humaines [16].
« Le document montre que les cellules cancéreuses humaines, situées le long des neurones et des cellules de rein, ont été transformées avec l’ADN-T d’Agrobacterium.

Ces observations devraient donner l’alarme à tous ceux et celles qui utilisent la bactérie Agrobacterium dans des laboratoires…
L’ADN-T intégré va presque certainement agir comme un agent mutagène car il s’intègre dans les chromosomes des êtres humains. Un cancer peut être déclenché par l’activation des oncogènes (c’est-à-dire les gènes du cancer) ou l’inactivation des gènes suppresseurs de cancer…
En outre, les séquences portées au sein de l’ADN-T dans la bactérie servant à la transformation, peuvent être exprimées dans les cellules transformées (il a été démontré que le promoteur viral CaMV s’avère actif dans les cellules HeLa [17]) ...

Il est clair que peu de choses ont été faites pour empêcher la fuite dans l’environnement de la bactérie utilisée pour la transformation ou pour quantifier ces rejets. En conclusion, une étude de l’incidence du cancer chez les personnes exposées à Agrobacterium tumefaciens dans les laboratoires et sur le terrain est vraiment nécessaire. Il serait intéressant de tester les personnels travaillant dans ces conditions, pour y vérifier la présence éventuelle des séquences d’ADN-T ».

Pour conclure

La découverte par les chercheurs de l’Université de Bristol en Grande-Bretagne ne fait qu’effleurer la surface des dangers cachés des OGM par le mécanisme de transfert génétique horizontal.

Il est grand temps, au niveau mondial, d’imposer et de mettre en place une interdiction de la dissémination et des rejets des OGM dans l’environnement ; par ailleurs, tous les responsables de la dissémination des OGM doivent être traduits en justice.

Références bibliographiques

1. “Hazards of GMOS : Agrobacterium mediated transformation”http://www.bristol.ac.uk/news/2010/7279.html
2. Knight CJ, Bailey AM, Foster GD. Investigating Agrobacterium-mediated transformation of Verticillium albo-atrum on plant surfaces. PLOS ONE 2010, 5(10) : e13684. Doi:10.1371/journal.pone.0013684
3. Ho MW. Gene technology and gene ecology of infectious diseases. Microbial Ecology in Health and Disease 1998, 10, 33-59.
4. Ho MW. Genetic Engineering Dream of Nightmare ? The Brave New World of Bad Science and Big Business, Third World Network, Gateway Books, MacMillan, Continuum, Penang, Malaysia, Bath, UK, Dublin, Ireland, New York, USA, 1998, 1999, 2007 (reprint with extended Introduction). http://www.i-sis.org.uk/genet.php
5. Ho MW. Emergency ! Pathogen new to science found in Roundup Ready GM crops ? Science in Society 50 (to appear).
6. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops, 2009, ISAAA,http://www.isaaa.org/
7. Mc Nicol MJ, Lyon GD, Chen MY, Barrett C and Cobb E. Scottish Crop Research Institute. Contract No RG 0202.The Possibility ofAgrobacterium as a Vehicle for Gene Escape. MAFF. R&D and Surveillance Report : 395.
8. Ho MW and Cummins J. Horizontal gene transfer from GMOs does happen. Science in Society 38, 22-24, 2008
9. Ho MW. Living with the Fluid Genome, ISIS/TWN, London/Penanag, 2003. http://www.i-sis.org.uk/fluidGenome.php
10. Ferguson G and Heinemann J. Recent history of trans-kingdom conjugation . In Horizontal Gene Transfer 2nd ed., Syvanen M and Kado CI. (eds.) Academic Press, San Diego, 2002.
11. Ho MW. Horizontal gene transfer, book review. Heredity 2003, 90, 6-7.
12. Barrett C, Cobb E, MacNicol R and Lyon G. A risk assessment study of plant genetic transformation using Agrobacterium and implication for analysis of transgenic plants.Plant Cell Tissue and Organ Culture1997, 19,135-144.
13. Kado C. in Horizontal Gene Transfer 2nd ed., Syvanen M and Kado CI. (eds.) Academic Press, San Diego, 2002.
14. Sengelov G, Kristensen KJ, Sorensen AH, Kroer N, and Sorensen SJ. Effect of genomic location on horizontal transfer of a recombinant gene cassette between Pseudomonas strains in the rhizosphere and spermosphere of barley seedlings. Current Microbiology 2001, 42, 160-7.
15. Kunik T, Tzfira T, Kapulnik Y, Gafni Y, Dingwall C, and Citovsky V. Genetic transformation of HeLa cells by Agrobacterium. PNAS USA, 2001, 98, 1871-87.
16. Cummins J. “Common plant vector injects genes into human cells. ISIS News 2002, 11/12, p. 10.
17. Ho MW, Ryan A and Cummins J. CaMV 35S promoter fragmentation hotspot confirmed and it is active in animals. Microbial Ecology in Health and Disease

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Définitions et compléments en français

Traduction, définitions et compléments :

Jacques Hallard, Ing. CNAM, consultant indépendant.
Relecture et corrections : Christiane Hallard-Lauffenburger, professeur des écoles
honoraire.
Adresse : 19 Chemin du Malpas 13940 Mollégès France
Courriel : jacques.hallard921@orange.fr

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