Biotechnologie végétale et éthique - AGROCAMPUS .Biotechnologie végétale et éthique Alvaro

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  • Biotechnologie vgtale et thique Alvaro Standardi Dpartement des sciences de lagriculture et de lenvironnement Facult dagriculture Universit de Perugia Borgo XX Giugno, 74 06121 Perugia (Italie) Doru Ioan Marin Facult dagriculture Universit des sciences agronomiques et de mdecine vtrinaire Bd. Marti, no.59, Sector 1, 011464 Bucarest (Roumanie) 1. Biotechnologie Biotechnologie est un terme relativement rcent puisquil est apparu pour la premire fois

    vers 1960. Il est compos de bios ( vie en grec) et de technologie (entr dans la langue franaise

    en 1656, au sens d tude des outils, machines et matires premires ). Bien que son tymologie

    soit assez prcise, sa dfinition est un peu plus vague, voire parfois subjective (Bhojwani, 1990).

    Lutilisation dorganismes vivants et de leurs produits des fins commerciales en est une dfinition

    large. Les premiers fabricants de vin et de pain peuvent donc tre considrs comme des

    scientifiques en biotechnologie avant la lettre. Un sens plus restreint du terme biotechnologie

    lassocie aux ralisations des soixante dernires annes comprenant toutes les techniques de culture

    in vitro, ainsi que les diffrents aspects de la gntique molculaire, tels que le clonage de gnes, le

    squenage et le gnie gntique. De mme, il existe deux dfinitions possibles du terme

    biotechnologie vgtale . La premire est une dfinition au sens large et traditionnel, selon

    laquelle la biotechnologie vgtale est lintervention humaine sur du matriel vgtal au moyen

    dinstruments technologiques afin de produire des effets temporaires (figure 1).

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    Figure 1 : Dfinition classique de la biotechnologie vgtale : intervention humaine sur des

    vgtaux au moyen dinstruments technologiques afin de produire des ractions temporaires (les

    auteurs).

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    La seconde dfinition, au sens strict et moderne, dcrit la biotechnologie vgtale comme

    lintervention humaine sur du matriel vgtal au moyen dinstruments technologiques afin de

    produire des effets permanents (transmissibles la descendance), incluant le gnie gntique, ou

    manipulation gntique, pour obtenir des plantes transgniques (figure 2).

    Figure 2 : Dfinition moderne de la biotechnologie vgtale : intervention humaine sur des

    vgtaux au moyen dinstruments technologiques afin de produire des ractions permanentes

    transmissibles la descendance (les auteurs).

    Le gnie gntique vgtal consiste introduire de faon non naturelle de lADN externe dans un

    matriel vgtal pour crer de nouveaux caractres hrditaires. On obtient ainsi des plantes

    gntiquement modifies (PGM) ou plantes transgniques.

    La biotechnologie vgtale utilise une technique majeure, appele culture de tissus vgtaux ,

    associe la culture in vitro de protoplastes, cellules, tissus et organes et qui consiste cultiver des

    tissus ou des cellules en milieu totalement artificiel. Malheureusement, il est impossible de

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    contrler entirement tous les facteurs et de reproduire exactement les mmes procdures in vitro.

    La culture de tissus vgtaux implique les tapes suivantes :

    - la croissance de matriel vgtal exempt de microbes en milieu strile (dans des tubes essai ou

    autres rcipients scells). Toutes les prcautions sont prises pour maintenir des conditions

    striles strictes lors de la manipulation et de la culture du matriel vgtal ;

    - lutilisation de supports composs dlments connus et striles car de nombreux composants

    organiques et inorganiques sont employs dans la culture in vitro de matriel vgtal ;

    - lutilisation dune chambre de croissance dans laquelle lenvironnement (lumire et

    temprature) est contrl (figure 3).

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    Figure 3 : Chambre de croissance o sont placs des rcipients striles contenant du matriel

    vgtal et des formulations nutritives, cultivs dans des conditions de lumire et de temprature

    contrles (les auteurs).

    La technique de la culture de tissus vgtaux a connu de remarquables progrs au cours des

    quarante dernires annes. En fait, les premiers essais de culture de cellules vgtales simples ont

    t raliss par Haberlandt, ds le dbut du 20e sicle, mais ses expriences nont jamais produit de

    rsultats concluants. White et Gautheret ont galement chou dans leurs tentatives, et cest Morel

    qui, en 1960, a dvelopp la technique de la culture de mristmes.

    Steck et ses collaborateurs ont t les pionniers en matire de culture in vitro de tissus vgtaux

    pour la production de composs phytochimiques en 1970, et ce systme de culture cellulaire a

    rcemment t utilis pour crer des composs dimportance mdicale.

    Les tudes sur la rgnration des plantes partir de cultures cellulaires ont commenc en 1959,

    linitiative de Reinert, et les premiers embryons somatiques ont t obtenus en 1993. En 1970, les

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    recherches en culture in vitro des protoplastes, une technique utilise en slection, ont abouti la

    division cellulaire. Cette technologie sest avre rellement innovante lorsquil a t possible de

    transfrer des gnes dun matriel vgtal cultiv in vitro un autre (Auge et al., 1995).

    La culture in vitro de tissus vgtaux requiert un laboratoire et des quipements spcifiques.

    Aujourdhui, il sagit de la principale technique utilise en biotechnologie vgtale. Ses applications

    sont les suivantes :

    - reproduction des plantes ou multiplication vgtative ou clonage (micropropagation), en

    complment des mthodes traditionnelles utilises en ppinire (greffage, bouturage,

    marcottage, division) (figure 4) ;

    Figure 4 : Culture in vitro utilise en biotechnologie vgtale pour la reproduction vgtative (les

    auteurs).

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    - conservation du matriel vgtal et des gnotypes ou stockage du matriel vgtal (figure 5) ;

    Figure 5 : Culture in vitro utilise en biotechnologie vgtale pour la conservation du matriel

    vgtal (les auteurs).

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    - amlioration de la qualit phytosanitaire (gurison des plantes viroses) (figure 6) ;

    Figure 6 : Culture in vitro utilise en biotechnologie vgtale pour la gurison des plantes (les

    auteurs).

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    - production de substances utiles pour la pharmacologie, lagriculture et lindustrie (figure 7) ;

    Figure 7 : Culture in vitro utilise en biotechnologie vgtale pour la production de substances

    utiles (les auteurs).

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    - slection par variation somaclonale, pression de slection, haplodie, fusion de protoplastes et

    transfert dADN tranger (figure 8) ;

    Figure 8 : Culture in vitro utilise en biotechnologie vgtale pour la slection (les auteurs).

    - recherche en biochimie vgtale, en physiologie vgtale et en morphologie vgtale.

    Les mthodes traditionnelles utilises dans les programmes damlioration des plantes sont la

    slection et le croisement. Depuis prs dun demi-sicle, la culture in vitro est largement utilise

    dans ce domaine, ainsi quen gnie gntique.

    lorigine, la culture in vitro de tissus vgtaux tait utilise dans les procdures de slection

    traditionnelles ou conventionnelles afin dacclrer le processus lui-mme et/ou lidentification de

    nouveaux gnotypes. Depuis maintenant plusieurs dcennies, cette technique est de plus en plus

    employe dans les programmes de slection et considre davantage comme la mthode suivre

    que comme une mthode complmentaire des techniques traditionnelles. La culture in vitro utilise

    comme technique de slection peut se diviser en deux groupes (Taji et al., 2002) :

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    1. le premier groupe est dit traditionnel ou conventionnel car il induit une variation ou une

    mutation des tissus vgtaux via des procds chimiques et/ou physiques consistant choisir

    lexplant initial et les conditions nutritives et environnementales de culture. Ces procdures

    nimpliquant pas lajout dADN externe ou nouveau aux tissus vgtaux, la variation est due

    la nouvelle combinaison de lADN contenu dans les tissus. Trois techniques principales

    permettent actuellement la variation ou la mutation des plantes :

    - la fusion des protoplastes ;

    - lhaplodie ;

    - la variation somaclonale.

    Toutefois, deux types de variation somaclonale sont possibles : hrditaire et pigntique. La

    variation hrditaire est stable au cours du cycle sexuel ou de la propagation asexue rpte

    (vgtative), et peut tre dfinie comme une mutation car elle se traduit par une altration

    hrditaire du gnotype due une modification de la structure du matriel gntique du tissu

    vgtal concern (cest--dire de sa squence dADN). La variation pigntique est instable,

    mme en cas de propagation asexue, et disparat avec la descendance ou lorsque la cause de la

    variation cesse.

    2. le second groupe inclut les cas o la nouvelle combinaison gntique est la consquence de

    lintroduction artificielle et dlibre dADN externe dans le gnome de la plante par des

    moyens technologiques. En dautres termes, de lADN tranger est insr dans le matriel

    vgtal, lequel devient transgnique. Pour transfrer lADN du matriel biologique du donneur

    au tissu de lhte vgtal, diffrents vecteurs biologiques (Agrobacterium, plasmides, virus) et

    mthodes chimiques et physiques (biolistique, fusion de protoplastes, hybridation somatique,

    lectroporation, lectrofusion, micro-injection) peuvent tre utiliss. Les plantes rgnres

    partir du nouveau gnome obtenu grce ces techniques innovantes de culture in vitro, ou

    gnie gntique, sont appeles PGM (plantes gntiquement modifies) et font partie de la

    catgorie p