Arbres transgéniques
Qu'est-ce qu'un arbre transgénique?
Un arbre transgénique est un arbre génétiquement modifié pour renfermer certains gènes particuliers. Au cours du processus de modification génétique, on ajoute ou on retire des gènes du génome de l'arbre à l´aide de techniques telles que l'ADN recombinant et la mutagénèse. C´est pourquoi les arbres transgéniques sont aussi connus sous le nom d'arbres génétiquement modifiés. Le génie génétique permet d´incorporer les gènes désirés beaucoup plus rapidement que les procédés traditionnels de reproduction sélective ou d'hybridation, qui prennent parfois des décennies pour intégrer complètement les caractères d'un arbre à un autre.
Types d'arbres transgéniques
Bien que les arbres transgéniques aient des applications dans différentes industries, leur développement est actuellement axé sur l'industrie forestière. Les chercheurs créent des arbres transgéniques qui renferment des caractères spéciaux visant un large éventail d'applications. Par ces caractères, on vise notamment :
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En développant ces arbres transgéniques, on vise à augmenter la production de bois et de produits du bois, importante pour l'économie canadienne, tout en réduisant les impacts sur l'environnement et en conservant les forêts canadiennes.
On crée des arbres transgéniques en introduisant un nouveau gène ou un gène modifié dans une cellule d'arbre. L'introduction d'un nouveau gène dans une cellule d'un arbre hôte est une étape importante dans la création d'arbres transgéniques. Cependant, le défi réside dans l'identification d'arbres, de plantes ou d'autres organismes possédant le caractère que les scientifiques souhaitent introduire dans l'arbre hôte. Par la suite, les scientifiques peuvent déterminer la méthode à utiliser pour introduire la séquence d'ADN dans l'arbre hôte.
Création d'arbres résistants aux ravageurs
La bactérie Bacillus thuringiensis (B.t.) est le microorganisme qu´utilise le Service canadien des forêts (SCF) pour parfaire les connaissances et mettre au point des stratégies pour le développement d'arbres transgéniques résistants aux ravageurs. Actuellement, on utilise couramment une protéine produite par cette bactérie, connue sous le nom de Bt toxine, comme insecticide non chimique.
En collaboration avec d'autres chercheurs, y compris ceux de l'Université d'Ottawa, les chercheurs du SCF essaient de découvrir le gène qui code pour la production de cette protéine, afin de l'insérer dans le génome d'un arbre hôte. Ils tentent également d´élaborer une méthode qui permette le déclenchement de la production de la protéine dans l'arbre hôte dans des situations environnementales précises, comme l'exposition au ravageur.
Isoler la source du caractère
Les scientifiques doivent d´abord déterminer ce qui contrôle le caractère voulu. Par exemple, une protéine particulière pourrait être responsable de la résistance à une maladie. Une fois le caractère ainsi défini, les scientifiques peuvent commencer à tenter d´isoler le gène responsable de la codification pour le caractère recherché dans l'arbre donneur. Lorsqu´ils y arrivent, ils l´extraient de l'arbre donneur pour le transférer dans la cellule de l'arbre hôte.
Il existe plusieurs techniques biotechnologiques pour transférer les gènes dans la cellule de l'arbre hôte. Les quatre principales méthodes utilisées sont décrites ci-dessous. Dans tous les cas, le gène doit être physiquement inséré dans la cellule.
Méthode: Vecteurs bactériens Explication: Cette méthode utilise des bactéries présentes naturellement dans les sols pour transporter les gènes dans la cellule de l'arbre hôte. Méthode: Micro-injection Explication: À l´aide d´une très petite seringue, on injecte le nouveau gène dans la cellule de l'arbre hôte. Méthode: Électroporation Explication: Cette technique de laboratoire utilise une décharge électrique pour créer des pores dans la membrane cellulaire, permettant ainsi aux molécules d´ADN étrangères de pénétrer dans la celllule par diffusion passive. Méthode: Bombardement de microparticules Explication: Le gène est fixé à des « balles » microscopiques recouvertes de tungstène ou d'un autre métal. Les particules microscopiques sont littéralement « projetées » à travers la membrane cellulaire de l'arbre à l´aide d´un canon à gènes.
Méthode: Vecteurs bactériens Explication: Cette méthode utilise des bactéries présentes naturellement dans les sols pour transporter les gènes dans la cellule de l'arbre hôte.
Méthode: Micro-injection Explication: À l´aide d´une très petite seringue, on injecte le nouveau gène dans la cellule de l'arbre hôte.
Méthode: Électroporation Explication: Cette technique de laboratoire utilise une décharge électrique pour créer des pores dans la membrane cellulaire, permettant ainsi aux molécules d´ADN étrangères de pénétrer dans la celllule par diffusion passive.
Méthode: Bombardement de microparticules Explication: Le gène est fixé à des « balles » microscopiques recouvertes de tungstène ou d'un autre métal. Les particules microscopiques sont littéralement « projetées » à travers la membrane cellulaire de l'arbre à l´aide d´un canon à gènes.
Lorsque la cellule a reçu les gènes modifiés, elle est cultivée et se développe dans un arbre adulte. Les chercheurs étudient également la possibilité de cloner les arbres afin de pouvoir diminuer les coûts de production d'arbres transgéniques.
La biotechnologie a toujours été utilisée pour créer de nouvelles espèces d'arbres. Les formes traditionnelles de la biotechnologie, comme la reproduction sélective ou l'hybridation, ont été utilisées pendant des siècles pour croiser des plantes et des arbres en vue d'obtenir les caractères souhaités. Les techniques biotechnologiques modernes, telles les techniques d'ADN recombinant, font partie intégrante du développement de nouveaux arbres transgéniques. Ces techniques permettent de transférer les gènes beaucoup plus rapidement que les méthodes traditionnelles. Par exemple, le croisement d'un arbre vulnérable à une maladie avec un arbre résistant à cette maladie peut prendre plusieurs générations : sans doute certains scientifiques n´en verront-ils jamais les résultats. Grâce aux techniques actuelles d'ADN recombinant, on peut maintenant y arriver beaucoup plus rapidement.
Domaines actuels de recherche sur les arbres transgéniques
Avant de créer un arbre transgénique, les chercheurs doivent d'abord trouver des arbres qui renferment les caractères les plus recherchés. Par exemple, si un chercheur veut créer un arbre résistant à un ravageur, il doit d´abord trouver un arbre ou un autre organisme qui résiste déjà à ce ravageur, afin d'incorporer ce gène à l'arbre non résistant. Actuellement, la recherche porte sur la création d'arbres transgéniques et l'étude d'arbres et autres organismes qui possèdent les caractères recherchés. La cartographie génomique des arbres et des végétaux est une façon de rechercher les gènes responsables de l´apparition de caractères particuliers. La cartographie génomique permet de déterminer les caractères spécifiques à l'espèce et de les situer dans l'ADN de l'organisme. Plus tard, on pourra créer des arbres transgéniques en utilisant le brin d´ADN défini grâce à la cartographie génomique.
Développement durable et arbres transgéniques
De nombreux scientifiques et autres soutiennent que la création d'arbres transgéniques fait partie intégrante de l'élaboration d'une industrie forestière durable. Des arbres transgéniques à croissance rapide sont en voie de développement. La biotechnologie, y compris la modification des arbres, peut contribuer à une hausse de la productivité forestière par unité de surface, en fournissant des outils favorisant un meilleur rendement forestier et en réduisant la dépendance envers les pesticides. Les défenseurs des arbres transgéniques estiment qu´on pourra réduire le nombre de forêts exploitées. Les arbres transgéniques peuvent également être utilisés pour nettoyer les polluants de l'environnement, devenant ainsi non seulement un élément d'un environnement sain, mais aussi un outil environnemental.
(En anglais seulement)
Ag-West Biotech Inc. Biotechnology in the Forest Industry Aids Production and Environmental Protection. The AGBIOTECH Infosource. Issue 31, novembre 1997.
Service canadien des forLts. Élaborer un meilleur arbre. Consulté en juin 2002.
Service canadien des forêts. Impacts de la biotechnologie forestière sur l'environnement. Consulté en juin 2002.
Service canadien des forêts. Identification d'arbres génétiquement supérieures et diversité génétique. Consulté en mai 2002.
Service canadien des forêts. Les arbres génétiquement modifiés. Consulté en juin 2002.
Lubick, Naomi. Explore!: Designing Trees. Scientific American. 1er avril 2002.
University of Georgia. Warnell School of Forest Resources. Research Page: Engineering trees that can clean up. Consulté en mai 2002.