ISIAS

"Une nouvelle étude confirme que le génie génétique cause d'énormes dommages hors cible dans le génome des plantes" par GMWatch

GMWatch — 2019-02-06T07:11:54Z

ISIAS OGM

Une nouvelle étude confirme que le génie génétique cause d'énormes dommages hors cible dans le génome des plantes

Annexe - Epigénétique : Comment l'environnement influence nos gènes

L'article d'origine a été publié le 28 janvier 2019 par GMWatch sous le titre « New research confirms GM causes massive off-target damage to plant genomes » et il est accessible sur ce site : https://www.gmwatch.org/en/news/latest-news/18730-new-research-confirms-gm-causes-massive-off-target-damage-to-plant-genomes

child with chainsaw and DNA

GMWatch conclut que les métaphores du scalpel et des ciseaux utilisées pour décrire les méthodes nouvelles du génie génétique doivent être remplacées par un enfant avec une tronçonneuses !

[Avant-propos - Le ‘Salk Institute for Biological Studies' (« Institut Salk pour les études biologiques ») est un institut de recherche scientifique indépendant et à but non lucratif situé à La Jolla, en Californie. L'institut emploie près de 850 chercheurs dans 60 groupes de recherche. L'institut se classe régulièrement parmi les meilleurs établissements aux États-Unis dans ses spécialités : biomédecine, biologie moléculaire et génétique, neurosciences. Les sujets de recherche incluent le cancer, le diabète, les maladies congénitales, la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson, le syndrome d'immunodéficience acquise et la neurobiologie. L'institut a été fondé en 1960 par Jonas Salk, le scientifique responsable du premier vaccin contre la poliomyélite. Parmi les fondateurs de l'institut se trouvent de Jacob Bronowski et Francis Crick. L'organisation March of Dimes a fourni le financement initial et continue de soutenir l'institut. La recherche actuelle est financée par une variété d'organisations, tels que le National Institutes of Health, le Howard Hughes Medical Institute et des organisations privées telles que l'Ipsen et la Waitt Family Foundation. Les bâtiments puis le campus abritant l'institut ont été construits en 1962-1963 par l'architecte Louis Kahn dans un style achitectural particulier : le brutalisme. Les plus anciens bâtiments ont été classés monuments historiques en 1991… » Source Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Salk_Institute_for_Biological_Studies ].

Un nouveau document en libre accès (résumé ci-dessous), rédigé par des chercheurs du ‘Salk Institute' aux États-Unis confirme que le processus de transformation des plantes par les modifications génétiques est extrêmement dommageable au niveau génétique et épigénétique. Les chercheurs ont découvert que l'insertion de nouveaux gènes dans une plante utilisant la bactérie Agrobacterium tumefaciens en tant que vecteur crée des effets non voulus, non intentionnels, mais majeurs dans le génome. Les auteurs ont étudié quatre différentes lignées d'OGM de la plante modèle de laboratoire standard, l'arabette des dames, ou arabette de Thalius, ou encore Arabidopsis de Thalius, arabette rameuse ou fausse arabette, en latin : Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.

Le groupe de pression des OGM encourage les méthodes génétiquement modifiées, en particulier les nouvelles méthodes d'édition génomique, en utilisant les métaphores des ciseaux et du scalpel pour indiquer que ces méthodes sont précises et ciblées. Mais sur la base des preuves, nous suggérons une autre métaphore plus précise - celle d'une tronçonneuse dans les mains d'un jeune enfant. D'où notre image de bannière pour cet article.

[Voir notamment ÉDITION GÉNOMIQUE - Gen Suisse[https://www.gensuisse.ch/sites/default/files/.../science_aktuelle_2016_fr_web_0.pdf ].->https://www.gensuisse.ch/sites/default/files/publikationen/science_aktuelle_2016_fr_web_0.pdf]

https://www.gensuisse.ch/sites/defa...

En plus de l'identification de multiples insertions complètes et partielles de gènes d'OGM, de nombreux grands réarrangements du génome de la plante ont été détectés. En outre, des modifications épigénétiques (régulatrices des gènes) ont également été identifiées, ce qui pourrait avoir une large gamme d'effets, allant de la désactivation du gène génétiquement modifié introduit, jusqu'aux altérations de la fonction de plusieurs systèmes de gènes hôtes.

Les auteurs du nouvel article ne discutent pas des conséquences de ces dommages au niveau génétique et épigénétique du génome. Cependant, cela entraînera des modifications substantielles de l'expression génique globale et des modifications conséquentes de la biochimie, de la composition et des caractéristiques de croissance des plantes génétiquement modifiées.

Les nouvelles techniques d'édition de gènes, qui reposent sur des outils tels que CRISPR, impliquent souvent l'utilisation d'Agrobacterium afin d'introduire ce système dans des cellules végétales et, dans certains cas, d'insérer du nouveau matériel génétique dans le génome. Ainsi, les nouvelles techniques de modification génétique génétiquement modifiées ne résoudront pas les problèmes mis en évidence par cette nouvelle étude.

En outre, il est déjà connu que le processus de culture tissulaire, qui fait partie intégrante de tous les processus génétiquement modifiés, notamment l'édition de gènes, provoque des mutations à grande échelle. Les nouvelles données des chercheurs de Salk ont donc des implications sur le fait que les mutations induites par la culture tissulaire s'empileront et s'ajouteront aux dommages causés par le processus de transformation des OGM par Agrobacterium.

Desperate spin – « Vrille désespérée » (traduction littérale)

[Interprétation : d'après Wikipédia, « Le spin est, en physique quantique, une des propriétés internes des particules, au même titre que la masse ou la charge électrique. Comme d'autres observables quantiques, sa mesure donne des valeurs discrètes et est soumise au principe d'incertitude. C'est la seule observable quantique qui ne présente pas d'équivalent classique1, contrairement, par exemple, à la position, l'impulsion ou l'énergie d'une particule. Il est toutefois souvent assimilé au moment cinétique (cf paragraphe 2 de cet article, ou Précession de Thomas). Enfin, le moment cinétique intrinsèque (de spin) et le moment magnétique intrinsèque (de spin) sont tous deux confondus sous le terme de « spin ». Le spin a d'importantes implications théoriques et pratiques, il influence pratiquement tout le monde physique. Il est responsable du moment magnétique de spin et donc de l'effet Zeeman anomal (parfois incorrectement appelé anormal) qui en découle. Les particules sont classées selon la valeur de leur nombre quantique de spin (aussi appelé communément le spin) : les bosons qui ont un spin entier ou nul, et les fermions pour lesquels le spin est demi-entier (1/2, 3/2, 5/2...). Fermions et bosons se comportent différemment dans des systèmes comprenant plusieurs particules identiques ; le fait que l'électron soit un fermion est ainsi la cause du principe d'exclusion de Pauli et des irrégularités de la table périodique des éléments. L'interaction spin-orbite conduit à la structure fine du spectre atomique. Le spin de l'électron joue un rôle important dans le magnétisme. La manipulation des courants de spins dans des nano-circuits conduit à un nouveau champ de recherche : la spintronique. La manipulation des spins nucléaires par des champs radiofréquences conduit au phénomène de résonance magnétique nucléaire utilisé dans la spectroscopie RMN et l'imagerie médicale (IRM). Le spin du photon – ou plus exactement son hélicité – est associé à la polarisation de la lumière…. » Article complet sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/Spin

Dans l'expression de cet article, il semble que le mot ‘spin' se réfère tout simplement à la notion de ‘double hélice' : voir « La structure de l'ADN : une double hélice » - Diaporama - L'ADN dans tous ses états … ].

Il convient de noter que le communiqué de presse de Salk cite l'expression « bends over backwards, forwards, and sideways… », que l'on peut traduire par « se contorsionner dans tous les sens… », pour tenter de donner une tournure positive aux conclusions de leur nouvel article ; l'intitulé 'Les nouvelles technologies permettent des détails meilleurs que jamais sur les plantes génétiquement modifiées', indique dans le communiqué de presse, … que les résultats 'offrent de nouveaux moyens de réduire plus efficacement les effets hors cible potentiels'.

[Voir la publication New technologies enable better-than-ever details on genetically modified plants - Salk researchers used the latest DNA sequencing technologies to study exactly what happens at a molecular level when they insert new genes into plants - January 18, 2019. Photo des 5 chercheurs. ]

En réalité, toutefois, le document ne décrit que de nouvelles techniques de cartographie et de séquençage de l'ADN permettant de mieux cerner l'étendue et la nature des dommages causés par la manipulation génétique, permettant ainsi aux ingénieurs génétiques de se débarrasser plus efficacement des lignées de plantes génétiquement modifiées les plus endommagées. Comme l'a déclaré l'un des chercheurs, 'les méthodes actuelles nécessitent le criblage de centaines de lignées transgéniques pour trouver celles qui sont performantes, telles que celles qui se présentent sans insertions supplémentaires, afin que cette technologie puisse fournir une approche plus efficace.'

En d'autres termes, les nouvelles découvertes ne permettront pas aux ingénieurs en génétique de prévenir les dommages causés à l'ADN, mais seulement de repérer plus facilement les lignées dans lesquelles ils ont causé les dommages les plus imprévus.

Cependant, une efficacité accrue dans l'élimination des plantes génétiquement modifiées présentant les dommages génétiques et / ou épigénétiques les plus caractéristiques et non ciblés, ne garantira pas de bonnes performances des plantes cultivées et la sécurité alimentaire. En effet, même de petits changements dans la fonction des gènes peuvent entraîner des modifications majeures imprévisibles de la biochimie et donc de la composition des plantes. Ainsi, des tests génériques seront toujours nécessaires pour identifier les effets toxiques inattendus du processus de fabrication des OGM (à la fois par la méthode transgénique « à l'ancienne » et par la nouvelle méthode d'édition génomque).
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The complex architecture and epigenomic impact of plant T-DNA insertions [Architecture complexe et impact épigénomique des insertions de T-ADN de plantes]
Florian Jupe, Angeline C. Rivkin, Todd P. Michael, Mark Zander, S. Timothy Motley, Justin P. Sandoval, R. Keith Slotkin, Huaming Chen, Rosa Castanon, Joseph R. Nery, Joseph R. Ecker - PLOS Genetics - Published January 18, 2019 - https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1007819 – Source :
https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1007819
(open access) – Article complet avec illustrations

Résumé

La bactérie Agrobacterium tumefaciens a été le fer de lance de l'ingénierie du génome des plantes. Le remplacement personnalisé des éléments plasmidiques induisant une tumeur (Ti) native a permis l'insertion d'une séquence d'intérêt appelée Transfer-DNA (ADN-T) dans tout génome de plante. Bien que ces mécanismes de transfert soient bien compris, les technologies actuelles limitent la compréhension détaillée de la structure et du statut épigénomique des événements d'insertion. Ici, nous avons appliqué deux technologies à molécule unique et analysé les lignées d'Arabidopsis thaliana à partir de trois collections d'insertion d'ADN-T largement utilisées (SALK, SAIL et WISC).

Les cartes optiques de quatre lignées d'ADN-T sélectionnées au hasard ont révélé entre une et sept insertions / réarrangements, ainsi que la longueur des insertions individuelles de 27 à 236 kilobases. Des ensembles de novo basés sur le séquençage de nanopores pour deux lignées de ségrégation ont partiellement résolu les structures de l'ADN-T et ont révélé de multiples translocations et échanges d'extrémités de bras chromosomiques. Pour le génome de référence actuel TAIR10, les contigs de nanopores ont corrigé 83% des assemblages erronés non centromériques.

[Selon Wikipédia, « Un contig est une séquence génomique continue et ordonnée générée par l'assemblage des clones d'une bibliothèque génomique (sous forme de plasmides, cosmides, BAC ou YAC) qui se chevauchent… » Article : https://fr.wikipedia.org/wiki/Contig ].

[Selon Wikipédia, « Séquençage par nanopores - Le séquençage de l'ADN par les nanopores est une méthode utilisée depuis 19951,2. Elle permet de déterminer l'ordre dans lequel les nucléotides sont disposés sur un fragment d'ADN donné à l'aide de nanopores (trou avec un diamètre de l'ordre du nanomètre). Des protéines cellulaires transmembranaires possédant des petits pores peuvent agir comme des nanopores. Des nanopores peuvent également être construits dans un résidu de silicium simplement en y effectuant un trou d'une dizaine de nanomètres. Le morceau de silicium est par la suite rempli lentement par sculptage à l'aide de faisceau d'ions. Le graphène peut également être utilisé comme substrat synthétique pour les nanopores semi-conducteurs 3. .. » Illustration d'un pore de l'alpha-hémosyline (composé de 7 sous-unités identiques, représentées par 7 couleurs). Article complet sur ce sujet sur https://fr.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9quen%C3%A7age_par_nanopores ].

La résolution sans précédent du niveau des nucléotides contigus a permis une étude approfondie de l'épigénome au niveau des sites d'insertion de l'ADN-T. Les insertions d'ADN-T de la lignée SALK_059379 ont été enrichies en petits ARN interférents (ARNsi) de 24 nt et en méthylation d'ADN cytosine dense, conduisant à un silence du transgène via la voie de méthylation de l'ADN dirigée par l'ARN. En revanche, les insertions de l'ADN-T de la lignée SAIL_232 sont principalement ciblées par des siRNA 21/22, la méthylation et le silençage de l'ADN étant limités à un rapporteur, mais pas au gène de résistance.

[Selon Wikipédia, « Les petits ARN interférents (pARNi1, ou siRNA pour small interfering RNA) sont de petits ARN pouvant se lier spécifiquement à une séquence d'ARN messagers et ainsi empêcher l'expression de gènes en clivant cet ARN. Les petits ARN interférents sont des ARN interférents au même titre que les miARN… « - Lire l'article complet sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/Petit_ARN_interf%C3%A9rent ].

De plus, nous avons profilé les environnements de chromatine H3K4me3, H3K27me3 et H2A.Z autour des insertions d'ADN-T en utilisant ChIP-seq dans SALK_059379, SAIL_232 et cinq autres lignées d'ADN-T. Nous avons découvert divers effets allant de la perte complète des marques de chromatine, jusqu' à l'incorporation de novo de H2A.Z à la triméthylation de H3K4 et H3K27 autour des sites d'intégration de l'ADN-T.

Cette étude fournit de nouvelles informations sur l'impact structurel de l'insertion de fragments étrangers dans les génomes de plantes et démontre l'utilité des technologies de pointe pour le séquençage à longue distance afin d'identifier rapidement les changements génomiques inattendus.

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Annexe sur l'épigénétique

Epigénétique : Comment l'environnement influence nos gènes – Document ‘Encyclopédie d l'environnement' - Voir le PDF 07-01-2019

Notre environnement a une influence sur notre génome par des modifications dites épigénétiques. Par exemple, avec des patrimoines génétiques identiques, deux jumeaux peuvent évoluer différemment en fonction de leurs environnements respectifs. Les individus, et par voie de conséquence leurs gènes, sont en effet soumis à de nombreux facteurs environnementaux : alimentation, maladies, médicaments et toxiques, stress, lieu & hygiène de vie, qui peuvent modifier autant leurs cellules que leur ADN. Ainsi dans les paires de jumeaux monozygotes, de grandes différences en ce qui concerne la trajectoire de vie ont été constatées. L'un pouvait développer une obésité et l'autre rester mince ; l'un pouvait être sain d'esprit et l'autre développer une pathologie mentale. Quelques exemples pris chez l'animal et l'homme mettent en évidence le rôle de l'épigénétique
[1] dans la transmission de caractères acquis.

1. La méthylation : clé de voûte de l'épigénétique

On sait aujourd'hui que les gènes peuvent être « allumés » ou « éteints » par plusieurs types de modifications chimiques qui ne changent pas la séquence de l'ADN comme des méthylations de l'ADN et des modifications des histones, ces protéines sur lesquelles s'enroule l'ADN pour former la chromatine
[2]. Toutes ces modifications constituent autant de « marques épigénétiques »
[3] regroupées sous le terme d'épigénome (Figures 1 & 2). Les modifications épigénétiques sont induites par l'environnement au sens large : la cellule reçoit en permanence toutes sortes de signaux l'informant sur son environnement, de manière à ce qu'elle se spécialise au cours du développement, ou ajuste son activité à la situation (Lire L'épigénétique, le génome et son environnement). Ces signaux, y compris ceux liés à nos comportements (alimentation, tabagisme, stress…), peuvent conduire à des modifications dans l'expression de nos gènes, sans affecter leur séquence. Le phénomène peut être transitoire, mais il existe des modifications épigénétiques pérennes, qui persistent lorsque le signal qui les a induites disparaît. Contrairement aux mutations génétiques qui sont irréversibles, le « marquage » épigénétique peut changer. Un simple changement d'environnement peut modifier le fonctionnement des gènes dont nous héritons à la naissance, et donc de notre « phénotype » [4].

Encyclopedie environnement -epigenome epigenetique - Schema de meethylation ADN

Figure 1. Les modifications sont matérialisées par des marques biochimiques, apposées par des enzymes spécialisées (Dnmt ou DNA méthyltransférases) sur l'ADN ou sur des protéines qui le structurent, les histones (cf. plus loin). Les marques les mieux caractérisées sont les groupements méthyle (CH3 : un atome de carbone et trois d'hydrogène) apposés sur l'ADN, ainsi que diverses modifications chimiques des histones (méthylation, acétylation…). Ces petits groupements « méthyl » suffisent à modifier l'organisation spatiale de l'ADN et empêche ainsi l'expression de certains gènes. L'effet est réversible (action de déméthylases)

Par ailleurs, il existe une autre échelle dans les processus épigénétiques puisqu'il existe un ensemble d'éléments régulateurs des processus épigénétiques eux-mêmes.Ce sont soit des structures régulatrices insérées dans la séquence d'ADN parfois à grande distance des gènes, soit des petites molécules mobiles appelées micro ARN (miRNA) ou les petits ARN interférents qui sont impliqués dans de nombreux processus chez les eucaryotes (exemple élimination de la méthylation, assemblage de la chromatine, et répression de la formation des protéines qui sont activés dans les réponses immédiates au stress). Beaucoup plus petits que les ARN messagers, ces miRNA empêchent ces derniers de véhiculer leur message, en les neutralisant ou les détruisant.

Encyclopedie environnement - epigenome epigenetique - Modification biochimique des histones

Figure 2. Modification biochimique des histones avec changement de la structure de la chromatine sous l'effet de la méthylation.

En résumé, si le chromosome est la bande magnétique d'une cassette et que chaque gène correspond à une piste enregistrée sur la bande, les modifications épigénétiques sont des morceaux de ruban adhésif repositionnables qui vont masquer ou démasquer certaines pistes, les rendant illisibles ou lisibles. En d'autres termes, si le chromosome est la bande magnétique d'une cassette et que chaque gène correspond à une piste enregistrée sur la bande, les modifications épigénétiques sont des morceaux de ruban adhésif repositionnables qui vont masquer ou démasquer certaines pistes, les rendant illisibles ou lisibles. Au sujet des modifications qui masquent, on parle d'agents méthylants, responsables de la méthylation de l'ADN et des histones (cf plus haut). A l'inverse, d'autres molécules ont pour effet de stimuler l'expression des gènes. Il s'agit des « groupes acétyles » et l'on parle dans ce cas d'agents acétylants et d'acétylation des histones.

2. Quelles conséquences dans le règne animal ?

2.1. Généralités

Certaines marques épigénétiques sont susceptibles de passer à la descendance. La transmission intergénérationnelle de marques matérialisées par la méthylation de l'ADN est très documentée chez les plantes. Chez les mammifères, l'étude du phénomène est beaucoup plus complexe et fait encore l'objet de controverses. Dans ce paragraphe et par le biais de quelques exemples pris chez l'animal (souris Agouti, yeux rouges de la drosophile et les expériences d'adoption croisée chez le rat), nous observons l'épigénétique en tant que domaine étudiant l'influence de l'environnement et de l'histoire individuelle sur l'expression des gènes.

2.2. Modèle de la souris Agouti

Encyclopedie environnement - epigenome epigenetique - exemple gene Agouti

Figure 3. La couleur du pelage dépend de l'état de méthylation d'une petite séquence dans le gène Avy présente à proximité du gène responsable de la couleur : à l'état méthylé, le gène agouti est réprimé, la couleur sera brune, mais à l'état déméthylé, le gène sera actif et la couleur, jaune. Plusieurs versions de ce gène Agouti existent, ce qui conduit à des couleurs de pelage différentes, en modifiant le niveau et le type de pigment de la fourrure.

Il a fallu attendre la fin du XXe siècle pour découvrir un type de souris qui permet aux scientifiques de mettre en évidence les connexions complexes qui lient l'alimentation à l'épigénétique.

Parmi les nombreux gènes qui contribuent à la couleur du pelage chez la souris, l'un d'entre eux se nomme « Agouti ». La version la plus intéressante du gène Agouti est connue sous le nom de « Agouti viable yellow » ou Avy (figure 3). Si le gène Avy présente peu ou pas de méthylation, il est alors actif dans toutes les cellules, et les souris sont jaunes. Ces souris jaunes présentent une susceptibilité à l'apparition de pathologies comme l'obésité, le diabète ou certains cancers. Mais si Avy est hyperméthylé, son expression « s'éteint », ce qui implique que la souris présente une couleur brune, et n'a aucun problème de santé, même si elle possède exactement le même gène Agouti que les souris jaunes. Entre ces deux extrêmes, Avy peut être méthylé à différents degrés, ce qui affecte le niveau d'activité du gène
[5]. Il en résulte un beau dégradé de souris tachetées, chez lesquelles l'activité du gène Avy diffère même d'une cellule à une autre. Une même portée génétiquement identique varie en couleur selon ce spectre, en raison de variations épigénétiques établies dans l'utérus. De plus, indépendamment de la couleur du pelage, cela met en évidence les effets du régime alimentaire sur la méthylation.

Randy Jirtle, un chercheur américain a réussi une expérience remarquable avec ces souris porteuses du gène Agouti. En les nourrissant avec des vitamines B, il n'a pas « soigné » ces souris génétiquement malades, mais l'effet bénéfique s'est manifesté sur la descendance
[6]. En d'autres termes, les descendants de souris porteuses du gène Agouti nourries avec des vitamines B ne sont plus malades ni même beiges (le gène Agouti est toujours là, mais il n'est plus exprimé), alors que les descendants de celles qui n'ont pas reçu de vitamines B restent malades de génération en génération !

2.3. Les drosophiles et les yeux rouges

Encyclopedie environnement - epigenome epigenetique - JB LamarckFigure 4. Portrait de JB Lamarck (1744 –1829)

Les drosophiles sont des insectes communément utilisés au laboratoire. Leur génome est relativement simple à comprendre et du coup, elles sont les « stars » de la recherche génétique…En avril 2009, le Dr Renato Paro, de l'Université de Bâle, a annoncé une nouvelle découverte formidable les concernant : si un œuf de drosophile est chauffé à 37° degrés avant éclosion, la mouche a les yeux rouges. Sinon, elle a les yeux blancs…. Mieux ! Le caractère « yeux rouges » est passé de génération en génération. Il s'agit donc d'une caractéristique acquise par l'influence d'un facteur externe (la température) qui devient héréditaire
[7].

Ces études chez l'animal, comme les études suivantes, semblent soutenir la théorie scientifique que représente le Lamarckisme. Selon sa célèbre publication – l'« Influence des circonstances » – publiée en 1809-1810
[8], Lamarck soutient l'idée que des changements physiques acquis au cours de la vie d'un individu pourraient être transmis à sa descendance
[9]. Cependant chez l'homme nous n'avons pas de preuve de la persistance de ces effets épigénétiques au-delà de quelques générations. Ces résultats ne remettent donc pas réellement en cause la conception Darwinienne de l'évolution à long terme des espèces par l'action de la sélection naturelle sur les variations héréditaires fortuites. (lire Théorie de l'évolution : incompréhensions et résistances & Adaptation : répondre aux défis de l'environnement).

2.4. Le maternage chez la souris : au-delà de l'utérus

De simples caresses auraient-elles aussi le pouvoir d'influencer les gènes ? Chez le rat, le léchage remplit la même fonction que la caresse chez l'humain. Or des études montrent que les bébés rats souvent léchés par leur mère sont plus calmes. Mais à l'Université Mc Gill de Montréal, l'équipe du Pr Michael Meaney (Canada) est allée beaucoup plus loin en révélant des empreintes de ces soins maternels jusque dans le cerveau des jeunes rats, au niveau de l'hippocampe [10].

En fait c'est bien le « léchage » qui influence l'activité d'un gène prémunissant les rats contre le stress. Ce gène, appelé NRC31, produit une protéine (récepteur aux glucocorticoïdes GC) qui contribue à diminuer la concentration d'hormones de stress (cortisol) dans l'organisme
[11]. Il faut cependant activer une portion bien précise de ce gène, grâce à l'interrupteur épigénétique que représente la méthylation de l'ADN. L'analyse des cerveaux de rats qui n'ont pas reçu assez d'affection par léchage l'a démontré : l'interrupteur lié au gène NRC31 (gène codant pour le récepteur aux glucocorticoïdes) était défectueux (gène ayant subi la méthylation, donc inactif) dans les neurones de l'hippocampe des rats (zone au niveau cérébral qui intègre les stress ambiants). En conséquence, la quantité d'hormones du stress (cortisol) augmente au niveau du sang et donc, même en l'absence d'éléments perturbateurs, ils vivent dans un état de stress constant.

Encyclopédie environnement - epigenome epigenetique - Programmation epigenetique par le comportement maternel 1

Figure 5a. Expérience de Weaver et al. démontrant la programmation comportementale du statut épigénétique en fonction du comportement maternel.

Encyclopédie environnement - epigenome epigenetique - Programmation epigenetique par le comportement maternel 2

Figure 5b. Le comportement maternel de léchage, toilettage et allaitement chez la ratte va moduler en fonction de son intensité la régulation épigénétique du locus du récepteur aux glucocorticoïdes chez les petits. Des différences stables du comportement maternel durant la première semaine de vie qui est une période critique pour le développement du système nerveux, vont induire des phénotypes différents chez les petits au niveau de la réponse au stress.

3. Impact de l'alimentation sur nos gènes

Encyclopédie environnement - epigenome epigenetique - famine hollandaise

Figure 6. Durant la famine hollandaise, les habitants mangeaient en moyenne 500 calories par jour (soit environ un quart du minimum nécessaire à un être humain).

Afin de montrer le lien entre épigénétique et régime alimentaire, notamment chez l'homme, il faut remonter à l'histoire de la « famine hollandaise de 1944 » (dutch hunger famine). Elle offre en effet aux scientifiques une sorte de laboratoire grandeur nature pour tester ces hypothèses. Pendant l'hiver 1944-1945, l'ouest des Pays-Bas a été affamé suite à un blocus décrété par l'Allemagne nazie
[12].

Les études ont montré que les enfants de femmes enceintes exposées à cette famine étaient atteints de pathologies telles que le diabète, l'obésité, des maladies cardiovasculaires, la microalbuminurie (albumine dans les urines), etc… Par ailleurs, ils étaient plus petits que la normale. Devenus adultes, ils ont ensuite eu eux aussi des enfants plus petits que la moyenne ! [13].

Ces données suggèrent que la famine vécue par les mères avait provoqué des modifications épigénétiques transmise aux générations suivantes. Leur patrimoine génétique avait gardé la trace de cet événement ; de quoi accréditer la théorie selon laquelle la santé d'un individu est en partie programmée par l'environnement auquel le fœtus est exposé dans l'utérus. Nous savons aujourd'hui que ces effets sur la taille proviennent de changements au niveau de marqueurs épigénétiques présents sur leur ADN, liés aux carences en certaines molécules cruciales dans l'alimentation des grand-mères hollandaises de cette période. En effet, afin de maintenir fidèlement un bon niveau de méthylation au cours des divisions cellulaires, de nouveaux groupements méthyl doivent être ajoutés sur l'ADN nouvellement copié. Or cet apport constant en groupements méthyl provient directement de notre nourriture à partir d'acides aminés et de vitamines (ex. méthionine, bétaïne ou choline). Par ailleurs, nous pouvons aussi fabriquer des groupements « méthyl » à partir de précurseurs chimiques comme l'acide folique.

Mais en 2008, des chercheurs ont encore plus clairement élucidé ces modifications épigénétiques [14] : les individus ayant vécu et connu la famine in utero ont moins de groupes méthyles attachés au gène qui commande la fabrication d'un facteur de croissance, l'IGF-2 (insulin-likegrowth factor-2). D'autres éléments chimiques provenant de notre nourriture sont également nécessaires pour transporter des groupements méthyles à travers le corps et pour les attacher soigneusement à l'ADN : zinc, vitamine B12…

4. Quelles leçons en tirer ?

Alors que le génome est très figé, l'épigénome est bien plus dynamique. Les modifications épigénétiques permettraient aux individus d'explorer rapidement une adaptation à une modification de l'environnement, sans pour autant « graver » ce changement adaptatif dans le génome. Les enjeux de l'épigénétique concernent non seulement la médecine et la santé publique (Lire L'épigénétique, le génome et son environnement) mais aussi les théories sur l'évolution (lire Théorie de l'évolution : incompréhensions et résistances).

En effet, elle jette le soupçon sur l'environnement qui pourrait moduler l'activité de certains de nos gènes pour modifier nos caractères, voire induire certaines maladies potentiellement transmissibles à la descendance. A l'évidence la famine hollandaise de l'hiver 1944-1945 démontre que des changements permanents se sont produits dans le patrimoine génétique des femmes alors enceintes, ensuite transmis de génération en génération. Cela signifierait que les traumatismes touchent également les cellules germinales (spermatozoïdes et ovules), constituant le seul lien biologique entre les générations.

Il est désormais largement admis que des anomalies épigénétiques contribuent au développement et à la progression de maladies humaines, en particulier de cancers. Les processus épigénétiques interviennent en effet dans la régulation de nombreux évènements tels que la division cellulaire, la différenciation (spécialisation des cellules dans un rôle particulier), la survie, la mobilité… L'altération de ces mécanismes favorisant la transformation des cellules saines en cellules cancéreuses, toute aberration épigénétique peut être impliquée dans la cancérogenèse.

Des anomalies épigénétiques activant des oncogènes (gènes dont la surexpression favorise la cancérogenèse) ou inhibant des gènes suppresseurs de tumeurs ont pu être mises en évidence. De même, des mutations affectant des gènes codant pour les enzymes responsables des marquages épigénétiques ont été identifiées dans des cellules tumorales. Reste à savoir si ces phénomènes sont la cause ou la conséquence du développement de cancer. Il semble néanmoins qu'ils participent à la progression tumorale (évolution du cancer).

Par ailleurs, le rôle de l'épigénétique est soupçonné et très étudié dans le développement et la progression de maladies complexes et multifactorielles, comme les maladies neurodégénératives (Alzheimer, Parkinson, sclérose latérale amyotrophique, Huntington…) ou métaboliques (obésité, diabète de type 2…).

De la même manière que l'on sait aujourd'hui obtenir la séquence d'un génome complet, il est aussi possible de connaître l'ensemble des modifications épigénétiques qui le caractérise : on parle d'épigénome. C'est ce type d'approche globale et non biaisée qui permettra de mieux appréhender l'implication de l'épigénétique dans les maladies humaines.

Et les télomérases ?

En marge des processus épigénétiques abordés il y a plus de 50 ans par le biologiste britannique Conrad Waddington (1905-1975) [https://www.encyclopedie-environnem...15[]->https://www.encyclopedie-environnement.org/sante/epigenome-facteurs-environnementaux/#_ftnref14] et mentionnés plus haut, il faut citer un phénomène d'une importance cruciale, et sensible à notre environnement. Il s'agit d'une découverte majeure en biologie moléculaire qui a valu le prix Nobel de médecine à Elizabeth Blackburn et Carol Greider : l'identification par ces chercheurs d'une enzyme appelée la télomérase. Cette enzyme régule la longueur des télomères, qui sont des segments répétés d'ADN non codant, situés à l'extrémité de chaque chromosome (cf focus). On peut figurer ces télomères comme les petits bouts de plastique qui protègent les embouts de vos lacets et qu'on appelle « aglets ». Ces télomères forment des petits capuchons aux extrémités des chromosomes, empêchant le matériel génétique de « s'effilocher ». Ce sont, entre autres, les aglets du vieillissement et ils ont tendance à raccourcir avec le temps. Ainsi sous l'influence de la télomérase, les télomères peuvent cesser de se raccourcir, et même s'allonger. Le vieillissement est donc un processus dynamique qui peut être accéléré ou ralenti. Les travaux d'Elizabeth Blackburn et du médecin nutritionniste Dean Ornish ont clairement montré les effets des changements des modes vie sur l'allongement de ces télomères (cf focus) [16].

En conclusion l'importance du rôle de l'environnement dans l'hérédité épigénétique est loin d'être résolue, malgré les effets d'annonce qui ont conduit à un regain d'intérêt pour la thèse de Lamarck de « l'héritabilité des caractères acquis ». L'interrogation ultime est celle de l'importance des processus épigénétiques dans l'Évolution. La communauté scientifique reste très partagée et une question centrale demeure : les états épigénétiques sont-ils transmis sur un nombre suffisant de générations pour donner prise à la sélection naturelle ? Les médecins et les sociologues en posent une autre, qui nous intéresse à court et moyen terme : « Notre mode de vie compte-t-il plus que notre hérédité ?

Références et notes

Photo de couverture : Ces jumelles ont le même génotype, mais leur épigénotype et leur phénotype sont différents car elles n'ont pas vécu exactement dans le même environnement. [source : Peter Voerman photography via Visual Hunt / CC BY-NC]

[1] Épigénétique : Ensemble des changements d'activité des gènes qui sont transmis au fil des divisions cellulaires ou au fil des générations sans faire appel à des mutations de l'ADN. Cette « mémoire de l'activité des gènes » se fonde sur des états chromatiniens, ou « marques épigénétiques ».

[2] Chromatine Substance de base des chromosomes constituée de la molécule d'ADN associée à des protéines nommées « histones », autour desquelles elle s'enroule.

[3] Marques épigénétiques Modifications chimiques de l'ADN ou des protéines qui lui sont associées dans la chromatine. Ces modifications (ex méthylation des cytosine ou C) participent au contrôle de l'activité des gènes sans affecter la séquence des nucléotides, les « lettres » (A, T, C ou G) qui écrivent le message des gènes sur l'ADN.

[4] Jablonka E & Lamb M (2005) Evolution in four dimensions. Cambridge MA. MIT press

[5] Morgan HD et al. (1999) Epigenetic Inheritance at the agouti locus in the mouse. Nature genetics 23 : 314-318

[6] Jirtle, RL & Tyson, FL, eds. (2013) Environmental Epigenomics in Health and Disease : Epigenetics and Complex Diseases Origins, Heidelberg : Springer

[7] Merdes G & R Paro (2009) About Combs, Notches, and Tumors : Epigenetics Meets Signaling. Developmental Cell 17 : 440-442

[8] Lamarck JB (1809-1810) Influence des circonstances sur les actions des animaux (5e leçon), Muséum National d'Histoire Naturelle de Paris

[9] L'évolution selon Charles Darwin (1809-1882) : Les espèces évoluent à la suite de « variations » (changements de caractères) qui se produisent de façon aléatoire, et qui sont transmises aux descendants. Seules les variations avantageuses (« adaptatives ») sont sélectionnées par l'environnement : c'est la « sélection naturelle ». L'évolution selon Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829) : L'environnement dicterait un changement bénéfique pour l'individu, qui serait transmis à sa descendance. Cette « hérédité des caractères acquis » gouvernerait l'évolution des espèces.

[10] Francis D et al. (1999) Nongenomic transmission across generations of Maternal behavior and stress in the rat. Science 1155-1158

[11] Weaver IC et al. (2004) Epigenetic programming by maternal behavior. Nature Neuroscience 7 : 847-854

[12] Lumey LH et al. (2007) Cohort profile : The dutch Hunger Winter Families Study. Int J Epidemiol. 36 : 1196-1204

[13] Stein AD et al. (2004) Intrauterine famine exposure and body proportions at birth : the Dutch Hunger Winter. Int J Epidemiol 33 : 831-836

[14] Heijmans BT et al. (2008) Persistent epigenetic differences associated with prenatal exposure to famine in humans. PNAS 17046-17049

[15] Baedke J (2013) The epigenetic landscape in the course of time : Conrad Hal Waddington's methodological impact on the life sciences. Studies in History and Philosophy of Science Part C : Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences 44 : 4 Part B 756-773

[16] Ornish D et al. (2008) Increased telomerase activity and comprehensive lifestyle changes : a pilot study. Lancet Oncol. 2008 9(11):1048-57

L'Encyclopédie de l'environnement est publiée par l'Université Grenoble Alpes - www.univ-grenoble-alpes.fr - Pour citer cet article : DROUET Emmanuel (2019), Epigénétique : Comment l'environnement influence nos gènes, Encyclopédie de l'Environnement, [en ligne ISSN 2555-0950] url : https://www.encyclopedie-environnement.org/sante/epigenome-facteurs-environnementaux/. - EchoSciences Facebook Newsletter Mentions légales Contact

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Source : https://www.encyclopedie-environnement.org/sante/epigenome-facteurs-environnementaux/

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Traduction avec compléments entre […] et intégration de liens hypertextes : Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 03/02/2019

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"Les OGM présentent de nouveaux dangers à cause des mutations synonymes" par le Prof Joe Cummins

2015-07-03T17:17:09Z

ISIS OGM
Les OGM présentent de nouveaux dangers à cause des mutations synonymes
New Hazards in GMOs from Synonymous Mutations
Une variation dans la séquence des bases, qui ne modifie pas la séquence des acides aminés des protéines codées, peut néanmoins conduire à des altérations des protéines qui les rendent dangereuses. Prof Joe Cummins

Rapport de l'ISIS en date du 25/11/2013

L'article original s'intitule New Hazards in GMOs from Synonymous Mutations et il est accessible sur le site http://www.i-sis.org.uk/Synonymous_Mutations_Built_Into_GM_Crops.php
S'il vous plaît diffusez largement et rediffusez, mais veuillez donner l'URL de l'original et conserver tous les liens vers des articles sur notre site ISIS. Si vous trouvez ce rapport utile, s'il vous plaît, soutenez ISIS en vous abonnant à notre magazine Science in Society, et encouragez vos amis à le faire. Ou jeter un oeil à notre librairie ISIS bookstore pour d'autres publications

Les mutations d'un seul nucléotide constituent la majorité des polymorphismes génétiques (polymorphismes de nucléotides simples, ou SNP) dans les populations d'organismes vivants. Une fois qu'ils se trouvent dans les régions codantes des gènes, les polymorphismes de nucléotides simples ou SNP peuvent constituer soit des synonymes, c'est-à-dire ne pas provoquer de changement dans l'acide aminé codé, soit des ‘non synonymes', lorsque l'acide aminé concerné est modifié.

Jusqu'à la décennie en cours, les mutations synonymes étaient supposées être neutres, c'est-à-dire sans aucun effet sur les protéines ou sur d'autres fonctions dans les organismes vivants. Tout à fait étonnamment, le séquençage d'une vaste gamme de génomes a révélé que de nombreuses mutations synonymes causaient des dysfonctionnements et des maladies chez des plantes et chez des animaux. Les mutations synonymes peuvent en fait conduire à des changements dans le repliement des protéines, liés aux phénomènes suivants : une pause dans la traduction, un épissage de l'ARN ou des altérations de la spécificité enzymatique [1].

Toutes les plantes génétiquement modifiées (OGM] qui sont cultivées actuellement utilisent des gènes codant pour des protéines qui proviennent de bactéries qui ont été modifiées par l'introduction de codons synonymes, en remplaçant les codons d'origine végétale préférés par des codons bactériens en vue d'améliorer la production des protéines à partir des transgènes. Toutefois, la toxicité des protéines transgéniques chez les animaux et chez les êtres humains n'a pas été étudiée.

Au contraire, ce sont les protéines originales produites dans des bactéries qui ont été utilisées comme substituts lors des expérimentations menées en toxicologie alimentaire. Les codons synonymes sont supposés être neutres et ne pas avoir d'effet sur les protéines transgéniques, et présumés être sûrs, en termes de sécurité [2] (Bt Toxins in Genetically Modified Crops : Regulation by Deceit, SiS 22). Le code génétique est constitué de 64 codons de trois lettres (‘mots' codés) pour les vingt acides aminés (61 codons), plus les codons pour les mots de début et de fin de la traduction. Le nombre de mots de code pour les acides aminés varie d'un pour la méthionine et le tryptophane, à six pour l'arginine, la leucine et la sérine.

Les deux premières positions du codon sont fixées pour un acide aminé particulier, alors que la troisième position est dite 'oscillante', ou variable, ce qui permet des lettres de code de substitution, par conséquent deux ou plusieurs codons pour la plupart des acides aminés. La fréquence avec laquelle les codons différents sont utilisés varie entre des groupes d'organismes vivants, de sorte que, par exemple, les gènes provenant de bactéries sont mal lus dans les plantes supérieures, et vice versa.

Pour une expression optimale, le code pour un transgène a souvent besoin d'être réécrit. Le biais de codon caractéristique de chaque groupe d'organismes, est censé être causé par la présence de familles d'ARN de transfert distincts dans les différents groupes d'organismes vivants. Dans la synthèse des transgènes pour les plantes cultivées génétiquement modifiées (OGM), soit par exemple un gène codant pour la toxine cry de Bacillus thuringiensis (Bt), une table des codons préférés par les plantes est utilisé pour remplacer les codons bactériens [3].

Parfois, il est nécessaire de remplacer un ou plusieurs des acides aminés (il ne s'agit plus là de synonymes) de telle sorte que la toxine Bt cry finale puisse fonctionner dans l'environnement de la cellule végétale [4]. Comme le génie génétique végétal est soit disant 'avancé' dans les domaines actifs essentiels des toxines, les enzymes sont 'améliorées ' dans une mesure telle que le gène de la protéine de la source d'origine est difficilement reconnaissable. Il existe de nombreux exemples de mutations synonymes qui ne sont pas neutres.

Les mutations synonymes peuvent conduire à un décrochage du ribosome, ce qui modifie les voies de repliement des protéines et affecte l'activité enzymatique ou l'antigénicité [5]. Des mutations synonymes dans le gène Revdu VIH-1, améliorent la réplication, en amenant une résistance au médicament enfuvirtide [6].

Des codons synonymes dans les oncogènes du papillomavirus de lapin augmentent l'oncogènicité et l'immunogénicité [7]. Une seule mutation synonyme a été suffisante pour modifier la spécificité de substrat d'un phénotype de multirésistance à des médicaments dans des cellules de mammifères [8]. Les mutations synonymes affectent la stabilité de la structure secondaire de l'ARNm chez les mammifères [9].

Pour conclure

Il est maintenant clair que les mutations synonymes ne sont pas neutres mais qu'elles affectent souvent les protéines codées. Essentiellement, toutes les plantes cultivées génétiquement modifiées (OGM) qui sont commercialisées, contiennent des gènes bactériens avec des codons qui ont été modifiés pour améliorer l'expression des transgènes dans les plantes. Les produits de ces transgènes portant des mutations synonymes, présentent des risques car ces OGM ont été évalués à l'aide de substituts qui sont produits à l'origine dans des bactéries sans mutations synonymes. Ainsi, l'autorisation réglementaire des cultures d'OGM est basée sur l'hypothèse erronée que les mutations synonymes sont neutres, et elle est donc illégitime. On ne peut pas supposer que les OGM cultivés sont dépourvus de défauts, juste parce que des millions de consommateurs ont consommé des aliments issus d'OGM. Il faut souligner que les aliments provenant d'OGM n'ont pas été identifiés à partir d'unétiquetage approprié sur le marché, et aucun effort n'a été fait pour déterminer l'impact de la consommation de ces aliments. Néanmoins, il y a eu une apparente « détérioration marquée de la santé' qui est en rapport avec l'introduction des cultures de plantes génétiquement modifiées sur la base de l'inspection des données officielles (voir [10] Scientific American Disinformation on GMOs, SiS 60)*.

* Version en français 'Même la revue Scientific American fait de la désinformation sur les OGM' par les Dr Mae Wan Ho , Dr Eva Sirinathsinghji et Prof Peter Saunders. Traduction et compléments de Jacques Hallard ; accessible sur le site : http://isias.transition89.lautre.net/spip.php?article337

Il est raisonnable de supposer que les mutations synonymes peuvent avoir créé des protéines dans des phénotypes indésirables et qu'elles ont contribué à la détérioration de la santé publique, et cela doit maintenant être étudié d'urgence et à fond, avec un étiquetage obligatoire des produits alimentaires issus d'organismes génétiquement modifiés (OGM). |{{}}|

Références

Parmley JL, Hurst LD. How do synonymous mutations affect fitness ? Bioessays 2007, 29(6), 515-9.
Cummins J. Bt toxins in genetically modified crops : regulation by deceit. Science in Society 22, 32-3, 2004.
Fischoff D. and Perlak F. Synthetic plant genes 1996 United States Patent 5,500,365 pp1-59
Payne J, Cummings D, Cannon R, Narva K. and Stelman S. Bacillus thuringiensis genes encoding lepidopteran-active toxins 1998 United States Patent 5,723,758 pp 1-32
Tsai CJ, Sauna ZE, Kimchi-Sarfaty C, Ambudkar SV, Gottesman MM, Nussinov R. Synonymous mutations and ribosome stalling can lead to altered folding pathways and distinct minima J Mol Biol. 2008 Nov 7 ;383(2):281-91. doi : 10.1016/j.jmb.2008.08.012.
Ueno M, Kodama EN, Shimura K, Sakurai Y, Kajiwara K, Sakagami Y, Oishi S, Fujii N, Matsuoka M. Synonymous mutations in stem-loop III of Rev responsive elements enhance HIV-1 replication impaired by primary mutations for resistance to enfuvirtide. Antiviral Res 2009, 82(1), 67-72. doi : 10.1016/j.antiviral.2009.02.002
Cladel NM, Budgeon LR, Hu J, Balogh KK, Christensen ND. Synonymous codon changes in the oncogenes of the cottontail rabbit papillomavirus lead to increased oncogenicity and immunogenicity of the virus. Virology 2013, 438(2), 70-83. doi : 10.1016/j.virol.2013.01.005.
Kimchi-Sarfaty C, Oh JM, Kim IW, Sauna ZE, Calcagno AM, Ambudkar SV, Gottesman MM. A 'silent' polymorphism in the MDR1 gene changes substrate specificity. Science 2007 315(5811), 525-8.
Chamary JV, Hurst LD. Evidence for selection on synonymous mutations affecting stability of mRNA secondary structure in mammals. Genome Biol 2005, 6(9), R75.
Ho MW, Sirinathsinghji E and Saunders PT. Scientific American disinformation on GMOs. Science in Society 60, 2-4, 2013.

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Jacques Hallard, Ing. CNAM, consultant indépendant.

Relecture et corrections : Christiane Hallard-Lauffenburger, ex professeure des écoles.

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Courriel : jacques.hallard921@orange.fr

Fichier : ISIS OGM New Hazards in GMOs from Synonymous Mutations French version.3

"OGM Les lignées transgéniques étant instables, elles sont donc illégales et non recevables pour leur protection"par le Dr.Mae-Wan Ho

Ho Dr Mae-Wan — 2008-03-31T19:19:00Z

OGM Les lignées transgéniques étant instables, elles sont donc illégales et non recevables pour leur protection

De nouvelles preuves doivent nous permettre de laisser tomber les OGM, selon le Dr.Mae-Wan Ho Mae-Wan Ho

La version originale, entièrement référencée de cet article, intitulé Transgenic Lines Unstable hence Illegal and Ineligible for Protection est accessible sur le site suivant : www.i-sis.org.uk/transgenicLinesUnstable2.php

Une version électronique de ce rapport, ou tout autre rapport d'ISIS, avec les références complétes, peuvent vous être envoyés par e-mail moyennant un don de £ 3,50.

S'il vous plaît, demandez par e-mail avec le titre du rapport sur le site : report@i-sis.org.uk

L'instabilité des transgènes est connue au moins depuis 1994 [1] (cela a été étudié et passé en revue dans le document Genetic Engineering Dream or Nightmare, p.140), mais cette instabilité est rarement, voire jamais, signalée dans les médias populaires.

Les gènes synthétiques et étrangers qui sont transférés dans les Organismes Génétiquement Modifiés (OGM), encore appelés communément transgènes, peuvent devenir silencieux ou inactifs au cours de la croissance et du développement de l'OGM ou de sa progéniture.

Ceci a été attribué à des mécanismes de défense qui rendent inactif ou silencieux le génome des envahisseurs tels que les virus.

Mais les transgènes peuvent aussi cesser de fonctionner en raison de facteurs structurels intrinsèques de l'ADN transgénique qui est inséré dans le génome de l'OGM [2] (ce sujet a été passé en revue dans l'ouvrage Living with the Fluid Genome, pp. 128-135).

L'ADN transgénique est artificiellement construit en rassemblant ensemble des copies synthétiques d'ADN provenant de sources différentes ; ils contiennent souvent des endroits fragiles qui ont tendance à se casser et à se ressouder : ce sont des "points chauds" stratégiques de recombinaison, appelés en anglais "recombination hotspots"..

Le plus largement utilisé est le promoteur 35S du virus de la mosaïque du chou-fleur (CaMV) qui est associé à un tel "point chaud" de recombinaison ou "hotspot". [3], comme nous l'avons déjà signalé et à propos duquel nous avons fait des mises en garde [4-6].

Les constructions transgéniques sont aussi conçues avec des extrémités qui peuvent se segmenter et se briser dans les génomes, telles que les séquences répétées de vecteurs viraux, ainsi que les bordures gauche et droite de l'ADN-T d'Agrobacterium, qui sont largement utilisées comme vecteurs.

Ces terminaisons sont également des séquences de recombinaison qui ont la propriété de faciliter les mouvements de l'ADN transgénique au sein d'un génome, aussi bien qu'entre plusieurs génomes.

L'instabilité des transgènes rend les variétés transgéniques illégales et non recevables pour leur protection par un certificat d'obtention végétale ou par un brevet

Durant le processus de transformation qui crée les OGM, la construction transgénique tend à présenter des variations de la structure des chromosomes : des délétions, des duplications, ainsi que des réarrangements, qui vont se trouver intégrés à des sites imprévisibles dans le génome des cellules de l'hôte, provoquant ainsi des dégâts au niveau du site d'intégration, aussi bien qu'en dehors de cet emplacement.

La configuration précise de l'ADN intégré, le ou les sites de l'insertion, et notamment les dommages collatéraux causés au génome de l'hôte, sont donc spécifiques pour chacun des « événements » transgéniques. Chaque « événement » correspond à une cellule unique qui a intégré l'ADN transgénique et à partir de laquelle une plante transgénique est générée, puis ensuite élevée après un certain nombre de générations, afin de donner une lignée transgénique.

Toutefois, la cellule en question peut avoir intégré une à plusieurs centaines d'exemplaires de la construction transgénique, avec une gamme variée de différents configurations avec des réarrangements, des délétions et des duplications ; ceci peut se produire à plus d'un site (locus) dans son génome.
Les locis transgéniques complexes (contenant de multiples copies réarrangées ou partielles de la construction transgénique) sont très instables et ils ont tendance à se réorganiser, à se remanier ou encore à se trouver éliminés au cours des générations suivantes.
Les partisans des OGM prétendent que les événements instables se trouvent éliminés grâce à une sélection rigoureuse et que les seules lignées qui présentent des inserts stables se retrouveront sur le marché.

Malheureusement, cela ne semble pas être le cas, puisque la preuve de l'instabilité transgénique a vu le jour dans des variétés transgéniques qui ont été cultivées et commercialisées dans de nombreux pays pendant des années [8] (voir l'article MON810 Genome Rearranged Again, SiS 38).

Pour bénéficier de la distribution commerciale en Europe, pour la protection par brevet en Europe et aux États-Unis et d'autres protections dans le cadre de la Convention UPOV (Union internationale pour la protection des obtentions végétales) [9], une lignée transgénique doit être distincte, homogène et stable (c'est le test DHS).

Il est probable qu'aucune des variétés transgéniques qui ont été distribuées, puissent passer avec succès le test DHS, ce qui rend ces variétés à la fois illégales et non recevables pour une protection par brevet [ou autre système].

Mais nos organismes et autorités chargés de la réglementation ont été trop tolérants, pour ne pas dire qu'ils ont enfreint la loi, dans la mesure où ils n'ont pas procédé à un retrait de l'autorisation de mise en marché et de commercialisation [8].

L'instabilité des transgènes pose un grave problème en terme de sécurité ou de sûreté alimentaire

L'instabilité des transgènes constitue un grave problème de sécurité, car non seulement elle modifie la nature même de la plante transgénique, mais elle augmente aussi la probabilité que l'ADN transgénique puisse se disperser par transfert génétique horizontal vers les génomes de cellules d'espèces non apparentées par un transfert direct de l'ADN [7] .

la perte des transgènes au cours de la reproduction se produit à une fréquence de 10 à 50 pour cent des plantes transgéniques, qu'ils soient produites par les méthodes et techniques qui font appel à Agrobacterium ou par celles de la biolistique, ou bombardement de particules enrobées d'ADN.

Le transgène peut être perdu ou partiellement effacé par délétion ; il peut aussi subir un réarrangement ou être déplacé vers un autre emplacement dans le génome.

Cette instabilité qui affecte le transgène, semble dépendre de la nature du transgène, du génome de l'hôte, ainsi que du site d'intégration, mais pas de la méthode de transformation elle-même.

Il peut y avoir des "hotspots" d'intégration dans le génome, qui sont aussi inévitablement des zones sensibles de désintégration, comme l'ont révélé des expériences dans le cadre de la "thérapie génique" [11] (Gene Therapy Risques Exposed, SiS 19) ; cette dernière crée des cellules humaines transgéniques et cela a été confirmé dans une analyse à grande échelle de loci transgéniques dans des plantes [12] et chez la carpe commune [13].

Chez les plantes, le locus du transgène résultant de l'ensemble des systèmes de transformation (à l'exception de la recombinaison homologue) présente des homologies de séquences, plus précisément de courtes séquences homologues entre l'ADN transgénique intégré et les séquences génomiques de 1 à 8 points de base d'accompagnement, et entre les fragments réarrangés du transgène [12].

Les transgènes ont tendance à être intégrés principalement dans les régions riches en gènes et moins dans la régions autour des centromères des chromosomes.

Ils montrent également une propension pour les régions riches en adénine et thymine et pour les zones de transitions entre les régions dont la composition de base est normale et les régions riches en structures poly-T ou poly-A.

Ces « points chauds » d'intégration peuvent être des sites qui ont tendance à être exposés à des ruptures plus fréquentes et donc aussi pour les "hotspots" de désintégration.

Une autre raison de l'instabilité transgénique réside dans le processus de la transgénèse lui-même, ce qui peut déstabiliser le génome en provoquant son brouillage et des anomalies chromosomiques.

Cette instabilité des transgènes est maintenant largement rapportée dans la littérature scientifique et quelques exemples sont donnés ci-dessous.

La complexité et l'instabilité des transgènes chez la carpe commune

Les chercheurs ont analysé deux individus d'une lignée de carpe modifiée génétiquement avec un gène de l'hormone de croissance humaine.

La lignée a été sélectionnée et élevée jusqu'à la quatrième génération après la transformation, pour vérification dans le cas où tous les poissons présentaient le caractère transgénique [103].

Il a été montré que chaque poisson pouvait contenir environ 200 copies du transgène, intégré à 4-5 sites, généralement avec des répétitions d'arrangements en tête-à-queue (inversions).

Un total de 400 copies de transgènes récupérés à partir de deux individus se répartissent en 6 classes, qui diffèrent quelque peu entre les deux poissons, ce qui indique que la lignée transgénique est loin d'être uniforme.

Les copies étaient des séquences du transgène, soit complètes, soit partielles.

La classe 1, la principale, qui représentait environ 73 pour cent des clones des deux poissons, montre la configuration d'origine.

Les cinq autres classes étaient différentes de la configuration d'origine à la fois dans le poids moléculaire et dans le diagramme des enzymes restriction, ce qui indique qu'une partie des transgènes avait subi une mutation, un réarrangement ou une suppression au cours de l'intégration et de la reproduction.

Dans trois des cinq types de transgènes aberrants provenant du poisson A, la séquence d'accompagnement du génome de l'hôte a été identifiée comme le gène de l'actine de la carpe, mais également comme des séquences d'ADN de la carpe homologues à celles de la phosphoglycérate kinase-1 de la souris et de la kératine 14 de l'épidermique humain, respectivement.

En raison de la limitation de la méthode analytique, les transgènes qui ont perdu le réplicon du plasmide (reproduisant le signal) ou la région de la résistance à l'ampicilline, n'ont pas pu être récupérés, ce qui a entraîné une sous-estimation des classes des transgènes.

L'instabilité des transgènes dans les pommiers au cours de leur multiplication végétative

Des cultivars de pommier ont été transformés à l'aide d'Agrobacterium comme vecteur pour augmenter la résistance à des maladies comme l'oïdium, la tavelure du pommier et le feu bactérien [14].

Au total, 64 plantes, provenant de 15 lignées différentes de plants de pommiers transgéniques, ont été transférées sous une serre ; la moitié d'entre elles furent cultivées sur leur propre système racinaire et les autres furent greffées sur différents porte-greffes non transgéniques.

Lors de l'expérimentation, après une durée indéterminée, 22 plantes (soit 34 pour cent) ont perdu un gène ou les deux gènes. Parmi le reste des plantes, quatre individus n'ont pas exprimé le gène marqueur de résistance à l'antibiotique, un individu avait perdu son promoteur et chez trois autres individus, le promoteur a été réduit au silence par méthylation.

Cependant, les plantes qui semblent avoir conservé le ou les transgène(s) l'ont peut-être fait seulement partiellement, comme cela a été démontré dans un autre test.

Vingt-six lignées portant le gène codant pour l'attacine E provenant de Hyalophora cecropia, le gène Gus de la
glucuronidase, et le gène nptII, ont été propagées végétativement in vitro sans sélection particulière pendant 4 ans (soit 50 générations) ; puis elles furent analysées [15].

Ni l'expression ni l'intégration ne sont restées stables chez certaines des lignées ; des différences ont été trouvées entre les plantes provenant d'une seule lignée et plusieurs plantes se sont révélés être des chimères, composées de clones cellulaires s'exprimant ou non.

Par exemple, vingt-trois lignées ont conservé les trois gènes (au moins dans certaines des plantes). One line lost gusA and two lines lost all genes. Une lignée a perdu le gène gusA et deux lignées ont perdu tous les gènes.

De faibles niveaux d'expression du gène NptII ont été constatés dans 12 lignes, une augmentation de son expression dans 10 lignées et seulement deux lignées avaient le même niveau d'expression de la protéine.

Une expression stable du gène Gus a été retrouvée dans huit lignées, bien que certaines plantes étaient constituées de mosaïques de cellules dont certaines exprimaient le gène et de cellules qui ne l'exprimaient pas, Deux lignées n'avaient pas du tout d'activité, même si le gène y était présent.

Dans trois autres lignées, les points bleus, isolés de cellules présentant une expression génique, ont été observés parmi un fond blanc correspondant à des cellules sans expression génétique.

Elimination systématique et répétée des transgènes

Au Brésil, des chercheurs ont identifié une remarquable élimination systématique des transgènes dans un haricot sec et dans un soja, modifiés génétiquement [donc OGM], lors de leur reproduction [16].
La lignée de haricot sec (Phaseolus vulgaris L.) a été obtenue par biolistique ou bombardement de particules avec le plasmide pMD4 contenant le gène gus et le gène rep-trap-ren provenant du virus de la mosaïque dorée du haricot, un géminivirus, tous deux étant placés sous le contrôle du promoteur 35S CaMV, afin de rendre ce haricot immun au virus concerné.

La lignée de soja a été transformée avec un autre plasmide pAG1 qui contenait une combinaison différente de gènes : le gène gus sous le contrôle du promoteur act2 et le gène ahas (acétohydroxyacide synthase) placé sous le contrôle du promoteur de l'espèce Arabidopsis thaliana.

Dans les deux cas, les transgènes se sont montrés stables au cours de la phase végétative, mais ils ont été éliminés au cours de la méïose, la division cellulaire qui produit les cellules germinales.

La lignée de haricot transgénique contenait au moins 3 copies du transgène intégré à trois loci (sites) séparés.

Aucune de ces copies n'a été transférée à la progéniture par autofécondation ni par croisement réciproque avec des plantes non modifiées génétiquement.

Aucune plante de la descendance n'a hérité d'un seul locus transgénique.

Ce phénomène a été systématiquement répété pendant plus de deux ans dans les plantes propagées par greffage (20 descendances de plus de 300 plantes résultant d'autofécondations et 10 descendances issues de plus de 100 plantes provenant de croisements réciproques avec des plantes non transformées).

L'analyse du génome de l'hôte, au niveau des bordures des inserts transgéniques, a révélé qu'un plasmide intégré avait perturbé un gène d'ARN ribosomal, tandis qu'un autre plasmide avait été intégré dans une séquence qui ne présente aucune homologie significative avec des séquences connues.
La troisième séquence intégrée ne put pas être isolée car il n'y avait pas la séquence du plasmide qui est nécessaire pour cela..

Le même phénomène s'est produit dans la lignée de soja transgénique.

Plusieurs mécanismes ont été proposés pour expliquer l'élimination systématique des transgènes, y compris les recombinaisons intra-chromosomiques, une instabilité génétique résultant de la culture de tissus in vitro et une élimination des transgènes déclenchée par un processus de défense du génome contre des virus envahisseurs.

La question en suspens concerne le devenir des transgènes qui se trouvent éliminés.

L'ADN transgénique peut-il être dispersé par transfert génétique horizontal vers des bactéries se trouvent à la surface ou à l'intérieur des plantes ou d'insectes, ou encore vers d'autres plantes par l'intermédiaire des insectes ?

Alors que l'attention s'est concentrée sur le transfert génétique horizontal de l'ADN transgénique vers des bactéries, il se peut que les génomes des eucaryotes soient plus propices à l'acceptation de l'ADN étranger [7, 12] et, par conséquent, qu'ils s'avèrent de meilleurs receveurs à travers le transfert génétique horizontal, en particulier pour l'ADN transgénique qui est tout à fait désigné pour envahir les génomes.

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