Le génie génétique est le domaine de l’application des connaissances et principes génétiques, essentiellement la relation gène-protéine-caractère. Cette discipline se base sur des principes et techniques qui permettent la modification du matériel génétique des cellules, induisant la modification des protéines synthétisées et ainsi le caractère héréditaire.

Quels sont les principes du génie génétique ?
Quelles seront les techniques utilisées ?
Quels effets aura cette discipline dans l’amélioration de la vie de l’homme ?

Le principe : la transgénèse naturelle

La transgénèse naturelle : la modification naturelle du matériel génétique

Le principe du génie génétique prend origine des observations au niveau de quelques relations trophiques entre les espèces vivantes. L’exemple le plus étudié est l’effet du parasitisme de la bactérie Agrobacterium tumefaciens sur quelques plantes.

On considère le plasmide l’élément responsable de la multiplication anarchique (tumeur) observée chez la plante et aussi chez les bactéries. La figure suivante représente la carte génétique du plasmide.

La transgénèse naturelle (la modification naturelle du matériel génétique) permet de déterminer le principe du génie génétique qui se base toujours sur la relation gène-protéine-caractère : tout changement du matériel génétique induit le changement de la nature de la protéine synthétisée et ainsi la modification du caractère correspondant soit :

Apparition d’un nouveau caractère
Disparition d’un ancien caractère
Changement du phénotype du présent caractère.

Les techniques

La modification expérimentale du génome (le génie génétique) se fait selon le même mécanisme de la transgenèse naturelle. la video suivante résume les différentes étapes et techniques du génie génétique.

Isolement du gène d’intérêt.

Cet isolement peut se faire de deux façons différentes :

L’utilisation de l’ARNm transcrit à partir du gène d’intérêt

L’utilisation des enzymes de restriction

Les enzymes de restriction : ce sont des enzymes capables de couper l’ADN au niveau des sites précis, après avoir reconnu des séquences nucléotidiques bien déterminées, Ainsi une molécule d’ADN peut être découpé en plusieurs fragments (les fragments de restriction).

Insertion du gène d’intérêt restriction

Après l’isolement du gène d'intérêt, on procède çà son insertion dans le plasmide d’une bactérie spécifique : l’Escherichia coli du fait de sa prolifération très rapide et de la présence de plusieurs plasmides au niveau de son cytoplasme. Cette insertion se fait au niveau des plasmides bactériens qui seront ainsi modifiés (génétiquement) et qu’on qualifie de plasmide recombinant ou chimère.

La figure ci-dessous représente un schéma simplifié des étapes de la transgénèse :

Détection et clonage des bactéries d'intérêt

Les manipulations du génie génétique ne peuvent se faire de façon manuelle. Tous les éléments nécessaires régissent entre eux dans les milieux expérimentaux, et ainsi, après la précédente étape on cherche à détecter les bactéries qui ont pu intégrer le gène d’intérêt et de les cloner par la suite.

La figure suivante schématise les différentes étapes de la détection des bactéries d’intérêt :

Le clone 7 disparaît du milieu riche en antibiotique A et réapparait dans le milieu riche en antibiotique B.
L’ADN des bactéries du clone 7 ne comporte pas le gène de la résistance contre l’antibiotique A mais contre l’antibiotique B.
Le clone 7 est le clone des bactéries d’intérêt.

Quelques applications et problématiques

Le génie génétique est devenu, de nos jours, un outil permettant l'amélioration des conditions de vie de l'homme dans différents domaines. La vidéo suivante traite de quelques domaines d l'utilisation du génie génétique ainsi que des problématiques issues de cette utilization On peut citer d'autres domaines, tels que:

La résistance aux insectes

La bactérie Bacillus thuringiensis constitue un véritable réservoir de gènes de résistance aux insectes. En effet, les différentes souches de cette bactérie du sol recèlent plusieurs protéines insecticides ayant différents modes d'action, et affectant uniquement certains insectes. Chacune de ces protéines est codée par un seul gène, c'est donc un caractère facilement transférable par génie génétique. Plusieurs équipes ont obtenu des tabacs, des pommes de terre, des cotons, des tomates, des maïs résistants à des insectes grâce à cette source de gènes.

Dans le cas du maïs, la résistance à la pyrale est conférée par le gène Cry A, appelé communément Bt. Ce gène permet dans les cellules du maïs, la production d'une protéine qui se transforme en toxine dans le tube digestif de la pyrale. Chez les autres animaux et chez l'homme, cette protéine est simplement digérée sans aucun effet toxique.

La résistance aux maladies

Les virus, les champignons et les bactéries sont responsables de pertes importantes en production végétale. Or, il n'existe aucune méthode de traitement des maladies dues à des virus chez les plantes cultivées. Par transgénèse, il est possible d'obtenir des plantes résistantes aux virus. Ces plantes transgéniques synthétisent des protéines qui bloquent la multiplication et le développement des virus. Ainsi, il a été possible d'obtenir des courgettes et des melons résistant au virus de la mosaïque du concombre. L'obtention de plantes résistant aux champignons et aux bactéries est en cours de développement.

La résistance aux herbicides

Le glufosinate (Basta ou Liberty) et le glyphosate (Roundup) sont des herbicides totaux qui détruisent aussi bien les mauvaises herbes que les plantes cultivées. Les gènes de résistance à l'herbicide introduits dans une plante empêchent la matière active d'agir sur celle-ci, transformant l'herbicide total en herbicide sélectif sur cette plante. Ainsi l'herbicide détruit toutes les mauvaises herbes présentes tout en respectant totalement la plante cultivée. De plus, ces désherbants totaux ont la propriété de ne pas être rémanents. De nombreuses plantes transgéniques ont été développées pour obtenir une tolérance à ces herbicides. Il s'agit de variétés de betterave, colza, coton, maïs, pomme de terre et de soja.

Les huiles industrielles

Elles sont synthétisées à partir de matières premières fossiles, dont les ressources sont limitées. Il est donc nécessaire de s'orienter vers d'autres ressources renouvelables. Parmi les nombreux programmes de recherche, on peut citer celui destiné à l'obtention d'un colza transgénique à haute teneur en gras érucique ou ricinoléique pour la production de lubrifiants, de matières plastiques, etc. Cette stratégie devrait favoriser le développement de lubrifiants et de plastiques biodégradables.

Les vaccins

Des chercheurs américains travaillent à la mise au point d'une banane vaccin pour l'homme, prévenant les cas de gastro-entérites provoquées par la bactérie E. coli. Il serait alors envisageable de vacciner à faible coût les populations de pays en voie de développement, les plus touchées par ces diarrhées d'origine bactérienne.

Conclusion :

Le génie génétique est devenu, de nos jours, un outil permettant l'amélioration des conditions de vie de l'homme dans différents domaines, il permet : l’améliorations agronomiques, la qualité alimentaire, la production de molécules à intérêt industriel, et la production de molécules destinées à la santé humaine.