BIOLOGIE MOLECULAIRE

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UNIVERSITE DE LOME ANNEE ACADEMIQUE 2014-2015

Ecole Supérieure des Techniques

Biologiques et Alimentaires

GEE : Gestion de l’Eau et de l’Environnement UE : BILOGIE MOLECULAIRE

Thème : UTILISATION DE LA BIOLOGIE

MOLECULAIRE POUR LA DETECTION

DES OGM DANS L’ENVIRONNEMENT Présenté par :

KWADZO KwamiMadjeDziedzom Edouard

LONHOGAN Koffi Edem

PITIKALO Aklesso Rémi

POTCHO Pitalani

SANNI Samadou

SOMANA KomlanEssénam

SOUROU Kadoukpè Amavi

SOUVI Koffi Patrice

TAKOUGNADI Atehezi Assima

TCHABANA Malik

TCHAMDJA Samssoundine

TETOU Zakiya

WOEGNA Yao Ouwolowoudou-Douwou

Chargé du cours : Prof. KAROU Simplice

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SOMMAIRE

INTRODUCTION

I- HISTORIQUE ET IMPORTANCES DES OGM

II- OBTENTION ET FONCTIONNEMENT DES OGM

1- Obtention

2- Fonctionnement

III- METHODES DE DETECTION DES OGM

A- TECHNIQUE PCR

1- Principe

2- Les trois étapes de la PCR

3- Les deux types d’analyses que permet la PCR

4- Conclusion partielle

B- LA DETECTION AU NIVEAU DES PROTEINES

1- Principe

2- Expérience

3- Conclusion partielle

IV- LES OGM ET L’ENVIRONNEMENT

CONCLUSION

REFERENCES

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INTRODUCTION

La biologie moléculaire est une discipline scientifique au croisement de

la génétique, de la biochimie et de la physique, dont l'objet est la compréhension des

mécanismes de fonctionnement de la cellule au niveau moléculaire.Le terme « biologie

moléculaire », désigne également l'ensemble des techniques de manipulation d'acides

nucléiques (ADN, ARN), appelées aussi techniques de génie génétique utilisé pour la

détection des Organismes Génétiquement Modifiés (OGM).

Un organisme génétiquement modifié (OGM) est un organisme (animal, végétal,

bactérie) dont on a modifié le matériel génétique par une technique dite de génie

génétique pour lui conférer une caractéristique nouvelle.

I. HISTORIQUE ET IMPORTANCE DES OGM

La première plante génétiquement modifiée (tabac) a été créée en 1983, suite aux

travaux de recherche fondamentale portant sur le transfert des gènes d’une bactérie

(Agrobacteriumtumefasciens) à des plantes supérieures. En quelques années, les

techniques de transformation génétique ont été appliquées à différentes espèces végétales

(tomate, coton, peuplier, maïs, soja, colza, pomme de terre, oeillets, papaye …) et

animales (mouche du vinaigre, souris, cochon, chat, poulet, vache …). Ces applications

ont conduit à la création d’organismes génétiquement modifiés susceptibles d’être

utilisés dans différents domaines autres que la recherche, comme la santé humaine ou

animale, l’agroalimentaire, l’environnement.

La création de plantes ou d'animaux trangéniques présente de nombreux intérêts.Les

performances des plantes sont améliorées par l'insertion de gènes différents en fonction de

l'objectif recherché: taille plus grande, résistance à un herbicide, à la chaleur, introduction

d'une nouvelle couleur (pigment) ou d'une nouvelle saveur, une production moindre de

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lipides, etc... On peut de même améliorer les animaux: par exemple, des porcs qui ont

moins de graisse et plus de muscles... La transgenèse peut également servir à la

production de molécules pures en grande quantité à un moindre coût, comme les

molécules thérapeutiques. Aujourd'hui, l'insuline indispensable aux diabétiques est

produite par des levures. Des plants de tabac produisent de l'hémoglobine humaine. Bien

sûr, en médecine, la thérapie génique fait l'objet de nombreux essais, particulièrement

dans la recherche contre le cancer et les maladies génétiques. Le principe de la thérapie

génique est de transformer les cellules atteintes, dans le cas de cellules cancéreuses, soit

les tuer (gènes de la mort cellulaire), soit les rendre "inoffensives" (en les ramenant

presque à la normale), et pour, dans les cas des maladies génétiques, introduire le ou les

gènes manquants ou défectueux qui provoquent la maladie.

II. OBTENTION ET FONCTIONNEMENT DES OGM

1- OBTENTION

Les techniques modernes de génie génétique, consistent à introduire un ou

plusieurs gènes dans le patrimoine génétique d’un organisme et de construire des

organismes dits "génétiquement modifiés". Ces techniques permettent de transférer des

gènes sélectionnés d’un organisme à un autre, y compris entre des espèces différentes.

Elles offrent ainsi la possibilité d’introduire dans un organisme un caractère nouveau.

La production de culture OGMest obtenue soit à l’aide

d’Agrobacteriumtumefaciensutilisant le Ti-plasmide comme vecteur, soit à l’aide d’un

pistolet injectant des particules d’ADN, sur lesquels on a adsorbé les gènes à transférer à

l’intérieurdes cellules végétales. Les plantes transgéniques ont principalement trois

vocations: commerciale, agronomique et industrielle.

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2- FONCTIONNEMENT

Aujourd’hui, seulement deux types d’OGM sont commercialisés: 10plantes

transgéniquesrésistantesàcertainsinsecteset20végétauxrésistantsauxherbicidesde

contact.Danscettesection,noustraiteronsuniquementdecesdeuxtypesdecultureOGM, en

omettant les autres plants transgéniquesen développement dans les laboratoires des

scientifiques.

III. METHODES DE DETECTION DES OGM

A- Technique de PCR

La « Polymerase Chain Reaction » ou PCR est une technique d’amplification

génique in vitro. Elle permet d’obtenir, à partir d’un échantillon complexe et peu

abondant, d’importantes quantités d’un fragment d’ADN spécifique et de longueur défini

1- Principe

Le principe est de réaliser une succession de réactions de réplication d’une matrice double

brin d’ADN. Chaque réaction met en œuvre deux amorces oligonucléotidiquesqui

définissent alors, en la bornant, la séquence à amplifier (amplicon).

Les acteurs de la PCR :

- l’ADN à amplifier,

- des amorces, spécifiques du segment d’ADN voulu,

- de la Taq polymérase (ADN polymérase thermostable)

- du mélange des quatre désoxyribonucléotides constitutifs de l’ADN.

La PCR est ensuite une répétition cyclique de trois phases différentes à trois

températures différentes : la dénaturation, l’hybridation et l’élongation.

2. Les trois étapes de la PCR :

Pour accomplir cette réaction, quatre choses sont donc nécessaires : le fragment

d'ADN à copier, deux fragments amorces (fragments d’ADN spécifiques du gène

recherché), l'enzyme de la polymérase et une machine spéciale qui contrôle parfaitement

la température.

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La dénaturation :

Tout d'abord l'ADN choisi, initialement sous forme de double hélice, est séparé en un

seul brin d'ADN. Cette étape est nécessaire parce qu'un morceau d'ADN ne peut pas être

copié lorsqu'il est sous forme de double hélice. Le procédé de séparation s'appelle la

«dénaturation». Celle-ci se produit lorsque l'ADN est chauffé à 90-96°C.

Les amorces :

La prochaine étape est d'ajouter des amorces et de baisser la température pour faciliter

leur collage. Puisque les amorces sont complémentaires aux zones du début et de la fin de

la partie choisie de la séquence d'ADN, elles se colleront sur ces dernières et agiront

comme des éléments constitutifs de l’ADN pour que le processus de copiage commence

et s'arrête.

L’élongation :

Ensuite, la polymérase est ajoutée et la température est légèrement augmentée pour

qu'elle soit idéale au bon fonctionnement de l’enzyme. Elle identifie alors les amorces et

commence à copier.

Le cycle entier est répété à plusieurs reprises jusqu'à l’obtention de millions de brins

d'ADN. La copie d’un cycle prend environ une à trois minutes. Étant donné qu'à chaque

cycle, le nombre de molécules est doublé, le nombre de molécules d'ADN après n cycles

est de 2n. L'ordre de grandeur à retenir est celui du million de copies en quelques heures.

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3 - Les deux types d’analyse que permet la PCR

La PCR est une technique permettant de détecter la présence d’OGM mais aussi

l’identification d’un gène transgénique.

La détection :

Pour déceler la présence d’ADN génétiquement modifié, on a recours à des

amorces non spécifiques mais présentes dans la plupart des constructions génétiques. En

effet, certains OGM sont construits selon les mêmes modèles. Cela signifie que l’on

retrouve des régions communes à plusieurs OGM (promoteurs, gènes de résistance, gènes

de visualisation, etc.). Il s’agit simplement de détecter l’un de ces motifs pour pouvoir

affirmer la présence d’OGM. Cependant on ne sait pas quel type d’OGM est alors

impliqué.

Par contre, s’il n’y a pas de détection, il est impossible de conclure à l’absence de

ce type d’ADN. En effet, l’OGM peut avoir été construit avec un autre promoteur et un

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autre terminateur que ceux que l’on a cherché à détecter. De plus certains végétaux,

appelés « faux positifs », ont la particularité d’être toujours reconnus positifs par le test.

L’identification :

La deuxième stratégie permettant d’identifier un ADN d’origine OGM nécessite

cette fois-ci des amorces spécifiquesà chacune des constitutions génétiques possibles et

connues. L’inconvénient de cette technique est qu’elle implique de savoir exactement ce

que l’on recherche, il faut alors utiliser des banques de gènes et des logiciels spécifiques

pour déterminer les amorces à utiliser.

4 – Conclusion partielle

Le principal défaut de ces deux techniques est également leur avantage. Elles sont

capables de détecter des OGM pour des niveaux de un millième à dix millionièmes. Or ce

seuil de sensibilité très faible rend difficile la quantification précise du taux en OGM dans

un végétal. Si un test quantitatif est nécessaire, la technique de PCR peut également être

utilisée, mais dans des conditions particulières qui demandent une mise au point

spécifique. La PCR est donc une technique essentiellement qualitative. D’autre part,

l’introduction des amorces implique que l’on ne peut détecter que des gènes que l’on

connaît déjà.

B -La détection au niveau des protéines

1 – Principe

Il est possible de détecter la présence de protéines résultant de l’introduction

d’ADN étranger. Les méthodes reposant sur la détection des protéines conviennent

surtout aux produits bruts ou peu transformés comme les grains de maïs ou de soja, car les

procédés industriels (chauffage, traitements chimiques…) altèrent les protéines et les

rendent indétectables. De plus la localisation de la protéine ne doit pas rendre l’opération

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trop difficile. Cette technique présente l'avantage de permettre facilement la quantification

des OGM.

Il s’agit de tests immunologiques de type ELISA (Enzyme

LinkedImmunoSorbanAssay) par exemple. Ils permettent de détecter une protéine codée

par un gène introduit dans une plante. Les principaux avantages de ces tests sont que

ceux-ci sont rapides (effectués en moins de deux heures) et peu coûteux. Pour des plantes

de la même espèce, on distingue bien la présence d’un gène commun (situé en haut) et

surtout le gène transgénique introduit dans la plante de droite.

2 – Expérience

On peut réaliser la même expérience avec une plante transgénique et une plante

naturelle. Après avoir extrait les protéines de la plante, on les met en présence d’un

anticorps spécifique de la protéine codée par un gène transgénique. Cela signifie que cet

anticorps ne peut se fixer qu’à la protéine codée par le gène transgénique. Deux cas

peuvent alors se présenter.

- Une protéine se fixe à l’anticorps. Elle correspond donc à la protéine que l’on recherche.

Un gène a donc été introduit artificiellement dans la plante et a codé cette protéine.

- Aucune des protéines ne se fixe à l’anticorps. Le type de protéine que l’on recherche,

spécifique à l’anticorps introduit, ne se trouve donc pas dans la plante.

Pour visualiser les résultats de l’expérience, on effectue par la suite un lavage,

c’est-à-dire que l’on enlève toutes les protéines qui ne se sont pas fixées à l’anticorps. On

ajoute ensuite un autre anticorps, qui est lui aussi spécifique de la protéine recherchée et

fluorescent. Ceci nous permet de le repérer facilement.

On procède ensuite à un nouveau lavage. Si une protéine est fixée sur l’anticorps,

le deuxième anticorps fluorescent peut alors se fixer sur l’autre côté de la protéine. Le test

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est ainsi positif (1er cas). Si au contraire aucune protéine ne correspond au premier

anticorps, l’anticorps fluorescent ne se fixe pas. Le test est négatif (2ème

cas).

Schéma de la détection au niveau des protéines

3-Conclusion partielle

Cette dernière technique présente l'avantage de permettre facilement la quantification des

OGM. Cependant, elle convient surtout aux produits bruts ou peu transformés. Pour cette

raison, les méthodes basées sur la détection de l’ADN (par PCR) sont actuellement

privilégiées en Europe.

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IV. LES OGM ETL'ENVIRONNEMENT

Les mutations génétiques

Les plantes génétiquement modifiées pour s'auto protéger contre un insecte, par

exemple, pourraient susciter l'apparition d'insectes résistants à ces plantes transgéniques, à

la suite d'une mutation génétique « naturelle » chez ces derniers.

Il existe des indices de probabilité de réalisation de ce risque, qui ne découlent

pourtant pas des plantes génétiquement modifiées, mais bien des méthodes utilisées

classiquement en agriculture. En effet, une toxine produite par la bactérie Bacillus

thuringiensis, est utilisée dans différents pays, dont la France, notamment en agriculture

biologique, sous forme de bio-pesticide (mélange de bactéries pulvérisées). Il y a donc de

nombreuses toxines dans cette pulvérisation. On en connaît actuellement plus de 250.

Les effets non désirés

Les Plantes Génétiquement Modifiées (PGM) en vue de leur donner une résistance

naturelle à un insecte peuvent affecter des insectes non visés par la modification de la

plante. C'est le cas par exemple pour les abeilles et le monarque qui, bien que non

indésirables, sont éliminés par certaines plantes génétiquement modifiées.En effet, il a

été mené en 1999 une expérience sur le monarque, papillon d'Amérique du Nord réputé

pour sa beauté. Des chenilles de ce papillon ont été nourries avec des feuilles

artificiellement recouvertes de pollen d'une variété de maïs génétiquement modifié par

l'introduction d'un gène commandant la production d'un insecticide contre la Pyrale. Ces

chenilles ont connu une croissance plus lente et une mortalité plus élevée que d'autres

nourries de feuilles recouvertes de pollen de maïs classique. L'expérience a donc

démontré le « danger » encouru par le papillon.

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- L'éventuel impact sur les insectes « non cibles »

Des insectes utiles comme les abeilles, risquent d'être affectés par le

développement des plantes transgéniques. On parle alors d'effet sur les insectes « non

cibles », c'est-à-dire sur ceux qui ne sont pas visés par la modification génétique, mais sur

qui la plante transgénique pourrait néanmoins influer le changement de métabolisme de la

plante. Des études portant sur des colzas résistants à un herbicide ont été menées et n'ont

pas permis de mettre en évidence, pour l'instant, des effets sur la mortalité des abeilles, ni

sur leur comportement de butinage. Toutefois, même s'il n'est pas encore apparu

clairement, surtout en comparaison avec les effets actuels des insecticides, ce risque ne

peut être écarté.

Il est donc nécessaire de procéder à l'analyse des sécrétions des plantes

transgéniques mellifères, ainsi qu’à l'évaluation de l'incidence d'une exposition à des

plantes transgéniques.

On pourrait se dire que, devant autant de problèmes réels ou potentiels, il serait

plus raisonnable de bannir les OGM. Ce serait pourtant faire l'impasse sur de nombreux

avantages.

CONCLUSION

La technique de transgénèse est encore toute jeune et de nombreuses questions

restent en suspens. On constate qu’elle présente de nombreux avantages mais également

des risques non négligeables. Utilisés de façon appropriée, les OGM pourraient apporter

de nombreux moyens pour contribuer à l’amélioration des conditions de vie. Cependant,

la rapidité avec laquelle peuvent survenir les modifications entraînées par le génie

génétique peut avoir des effets encore inconnus.

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REFERENCE

http://biotech.spip.ac-rouen.fr/spip.php?article145

http://les-ogms.e-monsite.com/

http://la-bnbox.fr/index.html

http://www.infogm.org/

http://bloghardi.fr/2009/02/ogm-risques-pour-environnement.html

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