Perspective pentru ingineria genetică a plantelor și alimentelor modificate
Yves CHUPEAU, Laboratorul de biologie celulară, INRA Versailles
Ingineria genetică oferă noi instrumente analitice pentru geneticieni și fiziologi. Permite transferarea genelor în moștenirea organismelor din diferite specii sau gen. Transferul de gene ridică o serie de întrebări și alimentează o dezbatere aprinsă, în timp ce primele autorizații de introducere pe piață pentru organismele modificate genetic au fost deja acordate.
Pare important să se furnizeze informații precise care să favorizeze o discuție cu argumente mai bine întemeiate. Viteza transferului către industrie oferă una dintre explicațiile pentru întârzierea relativă a mecanismelor de reglementare care guvernează utilizarea transferului genetic.
• Scurt istoric
Descoperirea în anii 1970 a transferurilor naturale de gene în bacterii a permis dezvoltarea geneticii bacteriene și a dat naștere la numeroase aplicații industriale.
De la începutul anilor 1980, aceste procese de transfer genic au fost adaptate organismelor superioare, în special la plante datorită capacității regenerative a celulelor vegetale.
Prima introducere pe piață a unei plante modificate genetic datează din 1993 (tomate, S.U.A.).
• De la genă la proteină
Identitatea fiecărei ființe vii este reprezentată de toate informațiile genetice (moștenirea ereditară), care se materializează prin moleculă de ADN gigant sau acid dezoxiribonucleic.
Această macromoleculă în sine este alcătuită din două lanțuri de molecule, nucleotidele, ale căror părți esențiale sunt una dintre cele patru baze: adenină, timină, citozină, guanină. Mărimea acestor macromolecule variază în funcție de organism, câteva milioane de baze pentru bacterii, miliarde pentru plante și animale (salată 2.109, om 3.109).
Informațiile genetice, codul genetic, se bazează pe dispunerea acestor baze. Fiecare triplet indică utilizarea unui aminoacid. Aminoacizii sunt elementele constitutive ale proteinelor, marea lor majoritate fiind enzime. Aceste enzime și reglementările lor asigură funcționarea organismelor vii.
O genă este o secvență de baze din ADN. Este exprimat ca un produs care corespunde cel mai adesea unei proteine, astfel încât tripletele succesive ale bazelor ADN sunt traduse într-o secvență proteică. Aranjamentul aminoacizilor implică o structură spațială pentru proteină; această structură, împreună cu alte elemente ale secvențelor de aminoacizi, joacă un rol major în activitatea enzimei.
• Proprietăți ADN
. Stabilitate remarcabilă:
- Tot ADN-ul se reproduce fidel, înainte de fiecare diviziune celulară, pentru a face copii care sunt distribuite în fiecare celulă fiică. Acest dispozitiv asigură cea mai omogenă transmitere a ADN-ului posibil către toate celulele unui organism. Pe de altă parte, în timpul diviziunilor care duc la celulele sexuale, mecanismele de recombinare între genomii parentali asigură transmiterea către descendenți a ADN-ului recombinant (în mod natural!).
- Genele esențiale, care codifică activitățile funcționării celulare, sunt aproape identice (conservate) la bacterii, plante și animale. Putem spune schematic că genele animale există deja în genomul plantelor !
. Flexibilitate remarcabilă:
- Codul genetic este universal, secvența de codificare va fi tradusă în același mod indiferent de unitatea de viață în care este exprimată. Acest lucru explică de ce putem exprima în mod eficient gene de diferite origini în diferite organisme.
- Genele nu conțin doar secvențe care codifică proteine funcționale: În apropiere sunt secvențe care reglementează expresia genelor, care modulează și adaptează activitatea genelor în funcție de nevoile organismului. Aceste secvențe de reglare constau uneori din câteva zeci de elemente de reglare, activare sau represor. Aceste semnale de expresie sunt înțelese sau nu de către mașina celulară (în funcție de condițiile de mediu, la un astfel de stadiu de dezvoltare, într-un astfel de organ, etc.). Secvențele de reglementare fac posibilă vizarea precisă a expresiei genei pe care o conduc.
- Prin urmare, este posibil să se exprime o genă bacteriană într-o plantă, cu condiția, totuși, că se schimbă secvențele de reglare: „sintaxa” unei bacterii nu este inteligibilă de către mașinile plantelor ...
- Mecanismele evoluției, generatoare de diversitate, se bazează pe un set de procese care măresc cantitatea de ADN și schimbă organizarea materialului ereditar. Trebuie să știți că detectăm secvențe repetate, copiem erori în toate genomurile și chiar elemente transpozabile capabile să se miște, în întregul ADN și să provoace o mare parte a rearanjărilor.
În opoziție totală cu ideea tenace de fixitate a speciilor (moștenită din învățăturile filosofice sau religioase ancestrale), percepția acestei flexibilități a ADN-ului constituie baza conceptuală și, într-o anumită măsură, legitimitatea biologică a transferului de gene. Pentru toate speciile de plante, este posibil din punct de vedere experimental să se transfere secvențele de codare de la o altă plantă sau organism (transgenul) la ele și să se țintească expresia lor folosind secvențe de reglare adecvate.
În timp ce mecanismele de integrare a transgenelor nu sunt încă pe deplin înțelese, ele sunt legate de procesele de reparare și recombinare a ADN-ului. Prin urmare, nu există nicio diferență între mecanismele de transfer genic și cele de recombinare specifice fenomenelor naturale de amestecare a genelor datorate sexualității! Concept fundamental adesea uitat. Prin urmare, transferul de gene nu induce nicio tulburare în ADN-ul receptor, altfel nu ar mai funcționa; dezvoltarea sa ar fi blocată mai mult sau mai puțin rapid, precum combinații neviabile rezultate din sexualitate.