Partie 1. Définitions et Applications en Bioproduction.

Les organismes « génétiquement modifiées » (OGM) sont des microorganismes, des animaux ou des plantes dont les caractéristiques génétiques initiales (patrimoine génétique) ont subi un ajout, une suppression ou un remplacement d’au moins un gène. Il s’agit avant tout d’un terme légal : les OGM sont des objets de réglementations quant à l’expérimentation (en laboratoire ou en milieu non-confiné), leurs mouvements transfrontaliers, leur mise sur le marché, ainsi que le suivi après mise sur le marché [1]. Plus précisément, ces réglementations visent les organismes modifiés par des techniques de laboratoire collectivement désignées par le terme scientifique « transgénèse ». Comme le nom l’indique, ces techniques consistent à transférer (par une voie qui s’affranchit des croisements sexués) un ou plusieurs gènes d’un organisme à un autre (en quelque sorte une ‘greffe’ de caractère héréditaire). Il faut mentionner que, dans le cas des plantes, sont exclues de cette définition réglementaire les autres techniques utilisées en sélection variétale, qui permettent également de ‘modifier’ le patrimoine génétique [2].

La transgénèse est un outil de recherche fondamentale qui a grandement contribué aux progrès de la connaissance en biologie. Elle aide entre autres à comprendre la fonction d’un gène, le moment où ce gène s’exprime (par exemple en réponse à un stress de l’environnement, comme la sécheresse) ou dans quels organes ou cellules ce gène s’exprime (par exemple dans les feuilles, les fleurs, etc.). Les premières plantes transgéniques (tabac) ont été décrites en 1983. Les premiers animaux transgéniques, des souris, ont été obtenus en 1980. Les animaux de laboratoire transgéniques facilitent aussi les études sur les gènes ; dans certains cas, ils servent de modèles d’études reproduisant des maladies humaines. La possibilité de modifier certains animaux afin de permettre des greffes d’organes de porc [3] chez l’Homme est aussi à l’étude (il s’agit d’éviter le rejet de l’organe animal, normalement reconnu comme étranger). La transgénèse chez les microorganismes (bactéries, levures, etc.), plus rapide à réaliser, est une technique centrale en biologie moléculaire ; elle est utilisée aussi dans les premières étapes de laboratoire avant transgénèses animale et végétale. Le terme de bactéries « recombinantes » est généralement utilisé pour ces OGM ; les premières ont été obtenues en 1971.

Les OGM trouvent de très nombreuses applications « biotechnologiques » dans le domaine de la santé, les procédés industriels et l’agriculture.

La bioproduction

L’insuline humaine est produite industriellement à partir de bactéries recombinantes depuis le début des années 80. Un nombre croissant de bioproduits et biomédicaments sont depuis obtenus de cette façon. Des limitations existent : certaines molécules peuvent ne pas être biologiquement actives lorsque produites dans des microorganismes, leur extraction peut s’avérer difficile.

De nombreuses préparations de protéines thérapeutiques ont été décrites à partir d’animaux transgéniques, et le lait notamment peut être une source industrielle de protéines biologiquement actives [4]. Plusieurs d’entre-elles, produites dans le lait de chèvres ou de brebis transgéniques ont passé avec succès les premiers tests cliniques. L’antithrombine III est le premier produit de ce type approuvé par l’Agence européenne des médicaments EMEA (en 2006 [5]) et la Food and Drug Administration des Etats-Unis (en 2009).

La première production expérimentale d’un anticorps par une plante transgénique a été décrite en 1989. Depuis, plusieurs centaines de publications et une centaine de brevets portent sur des composés biopharmaceutiques produits par ces plantes [6]. Une douzaine est en phase d’essais cliniques et deux ont reçu une autorisation pour une administration à l’Homme (un anticorps en prévention des caries dentaires et un facteur humain utilisable en supplément alimentaire dans certains cas de déficience en vitamine B12). La lactoferrine et le lysozyme humains sont produits dans la graine de riz (dans une zone sans riziculture alimentaire) ; un facteur de croissance et des cytokines humaines sont produits dans l’orge (sous serres).

La bioproduction à partir de cultures cellulaires animales ou végétales est aussi envisageable, et est même une réalité commerciale dans certains cas : des anticorps monoclonaux sont produits dans des cellules d’ovaire de hamster en culture. Une limitation pouvant être le coût de l’installation (fermenteur) et de la production proprement dite par rapport aux rendements en bioproduits. Dans le cas des plantes, un vaccin protégeant les volailles contre le virus de la maladie de Newcastle est produit dans des cellules de tabac ; la glucérébrosidase humaine pour le traitement de la maladie de Gaucher, produite dans des cellules de carottes, a passé la phase III des essais cliniques. Lorsque la production est techniquement réalisable et économiquement viable, un avantage des cultures de cellules par rapport aux plantes entières réside dans le confinement. Il convient cependant de nuancer cet avantage : on peut aisément castrer le maïs en champ, évitant ainsi la dissémination du pollen.

Il faut mentionner aussi la possibilité de production dans des plantes par « expression transitoire » : la plante n’intègre pas le gène dans son patrimoine génétique, mais le capte à partir d’un « vecteur » (qui peut être un virus spécialement conçu à cet effet), le temps de synthétiser le produit [6]. On parle ici de « transfection » et non de transgénèse.

Les avantages et inconvénients de chaque type de bioproduction doivent être appréciés au cas par cas ; toute généralisation étant abusive.

(à suivre)

Marcel Kuntz, biologiste.

La Partie 2 est intitulée : OGM et sélection génétique: l'innovation controversée.

Références

1-La première législation relative aux OGM a été mise en place par l’UE au début des années 1990 (directive 90/220/CEE relative à la dissémination volontaire d’OGM dans l’environnement et la directive 90/219/CEE relative à l'utilisation confinée). Une révision de ces textes est intervenue en 1998 (directive 98/81/CE qui modifie la directive 90/219/CEE), en 2001 (directive 2001/18/CE qui a abrogé la directive 90/220) et en 2003 (réglementation 1829/2003/CE et/ou 1830/2003/CE). Le règlement 1830/2003 concerne la traçabilité et l'étiquetage des OGM des produits dérivés destinés à l'alimentation humaine ou animale

http://eur-lex.europa.eu/pri/fr/oj/dat/2003/l_268/l_26820031018fr00240028.pdf

En France, la Loi n° 2008-595 du 25 juin 2008 relative aux OGM établit le Haut-Conseil des biotechnologies, fixe les règles de responsabilité et de coexistence entre cultures et les dispositions d’adaptation du code de l’environnement et du code de la santé publique.

http://www.legifrance.gouv.fr/jopdf//jopdf/2008/0626/joe_20080626_0001.pdf

2. http://www.biotechnologies-vegetales.com/biotech/definitions

3. Louis-Marie Houdebine (2006) Les interventions de la transgenèse sur la xénotransplantation. Biofutur, vol. 264, pp. 32-37

4. Louis-Marie Houdebine (2008) Préparation de protéines thérapeutiques à partir des animaux transgéniques. Sang Thrombose Vaisseaux (2008) vol. 20, pp. 43-50

5. http://www.ema.europa.eu/pdfs/general/direct/pr/19186206en.pdf

6. Loïc Faye et Veronique Gomord (article à paraître dans Plant Biotechnology Journal) Success stories in molecular farming- a brief overview