Le
Bulletin - juillet 1998
Dans ce numéro
English Version
John Doornbos
Ce numéro du bulletin a été conçu dans le but d'appuyer sur le
thème de notre réunion annuelle de cet automne. Le thème est Se
préparer pour le 3è millénaire et nous allons considérer la génétique
et la biotechnologie. Ce dernier est devenu une question très
importante et de haut profil, surtout dans le domaine de l'agriculture.
Elle a également le potentiel de devenir très importante dans
le domaine de la foresterie. Suite à la base de terres productives
qui diminuent et les demandes de pratiquer une foresterie plus
extensive, les arbres développés par le génie génétique à pousser
plus vite, à résister aux maladies et aux insectes ou aux herbicides
pourraient devenir utiles à faire face aux demandes de l'approvisionnement
en bois et d'une foresterie moins intrusive. Toutefois, des risques
et des questions éthiques significatives doivent être résolues
avant qu'on nous permette de prendre avantage de ces occasions
technologiques. Comme tout le monde le sait, un haut profil n'est
pas toujours un bon profil. Mais une bonne science peut assurer
qu'un haut profil est un bon profil. Les articles dans ce numéro
sont conçus à nous préparer ou à nous présenter des questions
et des aspects de la science qui seront discutées à la réunion
annuelle. J'attends à vous y voir.
Début
Jim Richardson
Directeur technique
Dans plusieurs régions du Canada, l'intérêt de l'industrie forestière
à l'aménagement intensif de plantations pour l'approvisionnement
en bois et en fibre s'augmentent, à mesure que les forêts naturelles
disponibles à récolter sont de plus en plus loins des usines de
transformation et qu'elles deviennent réservées à la conservation
et pour des fins environnementaux. Beaucoup de compagnies qui
utilisent couramment des peuplements naturels de tremble ou de
peuplier cherchent à développer des génotypes supérieurs de peuplier
hybride et de tremble comme source alternative d'approvisionnement.
Des compagnies individuelles et d'autres organisations qui veulent
poursuivre l'amélioration génétique du peuplier sont devenues
impliquées aux coopératives, basées principalement aux É.-U.,
et conçues dans le but de porter au maximum la coopération dans
la recherche requise.
Le Service canadien des forêts a identifié le besoin d'une coopérative
ou d'un consortium spécifiquement canadienne qui adresserait des
priorités particulières de recherche au Canada telles que l'introduction
de gènes pour la résistance aux champignons et qui pourrait traiter
du processus réglementaire au Canada. Comme une des premières
étapes vers l'établissement d'une coopérative canadienne sur la
biotechnologie au peuplier, le Service canadien des forêts a demandé
au Conseil du peuplier du Canada de se charger d'un sondage d'industries
canadiennes qui utilisent le peuplier afin de déterminer plus
précisement le niveau d'intérêt qui pourrait exister à une telle
coopérative. Le sondage a été effectué au moyen des visites personnelles
par le directeur technique du Conseil à des membres corporatifs
industriels de l'organisation, aussi bien qu'à d'autres compagnies
canadiennes qui utilisent le peuplier (22 visites en totale),
afin de discuter l'idée d'une coopérative et de déterminer le
niveau d'intérêt et les priorités pour la recherche perçues par
l'industrie.
Le résultat le plus significatif du sondage est la conclusion
que la plupart des compagnies visitées ont exprimé un intérêt
positif à la possibilité d'une coopérative canadienne sur la biotechnologie
au peuplier. Aucune compagnie ne s'est exprimée sans intérêt à
une telle coopérative sous aucun prétexte. Presque toutes ont
dit qu'elles consideraient la possibilité de participer à une
coopérative à un niveau ou un autre, bien que quelques-unes préfèrent
surveiller les développements dans ce domaine qu'à chercher accès
aux arbres améliorés au plus tôt possible.
Néanmoins, l'expression d'intérêt était entourée, dans la plupart
des cas, d'une ou de plusieurs réserves. La coopérative doit être
nettement axée sur des questions importantes pour l'industrie
et elle ne doit pas être dirigée dans l'intérêt de la science
seulement, mais elle doit avoir plutôt d'objectifs nets et réalisables.
La coopérative doit adresser des questions importantes aux régions.
La grandeur et la diversité géographique des conditions de croissance
et des questions au Canada sont un élément important. La coopérative
doit offrir plus que les coopératives qui existent déjà, basées
principalement aux É.-U., fournissent ou peuvent fournir. Les
caractéristiques d'intérêt pour l'amélioration du peuplier varient
beaucoup, mais une croissance améliorée est considérée comme importante
presque partout.
Le coût de participer à une coopérative canadienne sur la biotechnologie
aux peupliers n'est pas en général une grande question, et toutes
les compagnies seraient contentes de fournir des cotisations en
nature pour le fonctionnement d'une coopérative. La question de
si une coopérative devrait avoir une seul niveau de membres ou
si elle devrait permettre un niveau de membres titulaires et un
autre seulement pour information est une question qui sème la
discorde. Quelques interviewé(e)s croient qu'on doit avoir un
seul niveau de membres. D'autres ont fait bien comprendre qu'ils
considéreraient seulement, au moins au début, participer à un
niveau d'information ou d'observation.
En ce qui concerne l'objectif d'une coopérative, l'industrie
a exprimé l'intérêt le plus grand à la possibilité d'obtenir des
produits concrets – c'est à dire des plants améliorés. Il
y avait une reconnaissance partout du besoin de l'aide q'une coopérative
pourrait fournir avec les complexités des processus réglementaires
canadiens. Le rehaussement de connaissance dans le secteur des
forêts et du grand publique des bénéfices de la biotechnologie
au peuplier a été reconnu comme besoin qu'une coopérative canadienne
pourrait satisfaire, mais quelques-unes des plus grandes compagnies
pensaient que leurs propres directions corporatives des relations
publiques pourraient y s'occuper.
Pour beaucoup de compagnies, la biotechnologie au peuplier n'est
nettement pas une priorité élevée relative à leurs préoccupations
opérationnelles immédiates. En effet il existait de la confusion
relative au type d'aide qu'une coopérative pourrait fournir. Il
est évident dans ce contexte qu'une organisation qui pourrait,
en court terme, fournir de l'aide pratique aux programmes en cours
d'amélioration d'arbres, y compris la sélection clonale et l'établissement
de plantations de teste conventionnelles, gagneraient beaucoup
d'amis d'industrie.
La conclusion principale à tirer du sondage est qu'il existe
un appui industriel potentiel nettement suffisant à justifier
la pursuite continue de l'établissement d'une coopérative canadienne
sur la biotechnologie aux peupliers. Toutefois, une discussion
et un débat plus profonde des objectifs, de la structure et du
fonctionnement de l'organisation seront nécessaires avec tous
les intéressés (l'industrie, les organisations scientifiques et
les compagnies de biotechnologie) avant qu'une coopérative puisse
être lancée avec succès.
Le Service canadien des forêts continue de marcher en tête vers
l'établissement d'une coopérative. Le Conseil du peuplier est
prêt à continuer de travailler avec le Service canadien des forêts
vers ce but. Nous croyons que le Conseil pourrait jouer un rôle
dans la coordination d'une telle coopérative, avec des bénéfices
pour tous.
De plus amples informations sur les résultats du sondage d'industrie
sont disponibles du directeur technique.
Début
Pierre J. Charest
Directeur intérimaire, Planification et évaluation, Direction
des Sciences,
Service canadien des forets
Qu'est-ce que c'est que la biotechnologie?
Dans son sens le plus large, la biotechnologie est l'emploi d'organismes
vivants ou de leurs processus pour la production de biens ou de
services. Le mot même n'est pas nouveau et fut d'abord utilisé
en 1919 par Karl Ereky, ingénieur hongrois, pour dénoter la production
d'articles à partir de matériaux bruts au moyen d'organismes vivants.
De ce point de vue, une grande variété d'aliments sont des produits
de la biotechnologie, tels que la bière, le vin, le fromage et
le pain (repas parfait!!!) qui sont tous dérivés de l'utilisation
d'organismes vivants comme la levure et les bactéries. De plus,
l'amélioration génétique des plantes (cultures vivrières et arbres),
qui est essentiellement le résultat de la combinaison de séries
de gènes afin d'obtenir des caractéristiques désirées, peut être
considérée comme de la biotechnologie.
Ces derniers exemples sont plutôt associés avec ce qu'on appelle
souvent la biotechnologie conventionnelle. L'ère de la biotechnologie
nouvelle a débuté pendant les années 1970 avec la manipulation
de l'ADN, l'essence du code génétique de tous les organismes vivants.
L'ADN est le sigle de l'acide désoxyribonucléique qui est dérivé
de la molécule de sucre. L'ADN code pour l'ARN (acide ribonucléique)
qui est ensuite traduit en protéines par la machinerie cellulaire.
Les protéines servent comme enzymes ou comme molécules structurales.
La molécule d'ADN assure en même temps l'expression des caractéristiques
individuelles d'un organisme et la transmission de sa nature héréditaire.
Cette nouvelle biotechnologie fut d'abord appliquée aux bactéries
comme Escherichia coli (organisme ubiquitaire) afin de déchiffrer
ses sentiers métaboliques et d'utiliser la manipulation de l'ADN
pour la production de substances biochimiques. La manipulation
de l'ADN fut rendue possible par la découverte d'enzymes cellulaires
qui coupent, modifient et lient des morceaux de l'ADN. Essentiellement,
les chercheurs ont copié les mécanismes cellulaires afin de leurs
permettre de manipuler l'ADN. Dans un certain sens, c'est la biotechnologie
appliquée à la biotechnologie. Les chercheurs travaillent avec
la nature pour produire des caractéristiques désirables.
Qu'est-ce que c'est que la génie génétique?
Avec une connaissance accrue des gènes, des processus cellulaires
et des protéines qu'ils codent, est apparue la possibilité de
construire des organismes à des fins spécifiques. La génie génétique
ou les techniques de l'ADN recombinant ont permis le transfert
d'information génétique spécifique ou des informations (ou des
traits) héréditaires d'un organisme à un autre. Lorsque l'ADN
est transféré, les organismes modifiés manifestent les gènes qui
leur donnent de nouvelles caractéristiques.
La génie génétique est une façon plus précise de faire l'amélioration
génétique traditionnelle; bien que la différence soit reliée à
la possibilité de transférer des gènes entre espèces et même entre
règnes. Ceci permet de court-circuiter le cycle vital des organismes
vivants. Le potentiel de la manipulation génétique est quasi illimité.
Le mot génie signale l'action de planification et de production
de gènes à des fins spécifiques.
Le développement des variétés de plantes résistantes aux herbicides
ou aux insectes sont des exemples connus de génie génétique.
Le génie génétique, est-il vraiment illimité?
La seule limite au génie génétique est l'imagination et la créativité
humaine. En plus de la possibilité de transférer de gènes d'un
organisme vivant à un autre, il est possible de faire la synthèse
chimique de gènes (qui sont composés de molécules) qui codent
pour des caractéristiques qu'on ne trouve pas dans la nature.
Ce travail se fait souvent au moyen de la simulation par ordinateur
afin d'étudier les types de modification que l'ADN synthétique
amènera dans la protéine traduite à partir de l'ARN. Ce type de
technologie s'appelle le génie protéique.
Un exemple bien connu du génie protéique est illustré par le
gène de la ð-endotoxine de Bacillus thuringiensis qui a été synthétisé
chimiquement et son expression optimisé pour une meilleure spécificité
et une efficacité améliorée.
Pourquoi est-ce qu'il y a tant de battage publicitaire autour
du génie génétique (ou la nouvelle biotechnologie)?
Le génie génétique (ou la nouvelle biotechnologie) est une science
récente avec un potentiel formidable qui laisse déjà entrevoir
des réalisations importantes. Cependant, l'utilisation de la biotechnologie
reliés à l'être humain soulève des questions morales sérieuses.
Comme toute technologie nouvelle, le grand publique est souvent
peu informé sur le sujet et les informations disponibles dans
les médias ont tendance à présenter les aspects sensationnels
de son application tels que la multiplication par clonage du mouton
Dolly. Il y a aussi certains qui s'inquiètent des effets défavorables
potentiels sur la santé des humains et des écosystèmes. Le gouvernement
et l'industrie fournissent de plus en plus d'information sur le
sujet afin d'assurer une discussion profitable autour des questions
soulevées par l'utilisation de la biotechnologie.
Deux sondages d'opinion (1998 et 1994) parrainés par le gouvernement
fédéral ont démontré que le publique supporte l'utilisation de
la biotechnologie forestière, en particulier, pour la protection
de nos forêts contre les ravageurs.
Les questions de sécurité, d'éthique et de société reliées à
la biotechnologie sont-elles prises en considération?
Les questions reliées à la biotechnologie sont prises en considération
à des niveaux différents. Pour les questions de sécurité, le gouvernement
fédéral possède un cadre réglementaire compréhensif basé sur la
science qui tient compte des aspects environmentaux et industriels
de l'application de la biotechnologie. Le gouvernement fédéral
fait également de la recherche qui tente de détérminer les impacts
potentiels des produits nouveaux de la biotechnologie sur la santé
des humains et des écosystèmes.
Les questions morales et sociales sont considérées au niveau
politique au Canada par les ministres responsables des dossiers
associés à la biotechnologie tels que la santé et l'agriculture.
Un Conseil consultatif national sur la biotechnologie sera établi
au Canada sous peu pour fournir des conseils au gouvernement fédéral
sur toutes questions reliées à la biotechnologie.
Pourquoi utiliser la biotechnologie?
Il y a plusieurs raisons pour lesquelles des pays comme le Canada
et des entreprises commerciales font des investissements en biotechnologie.
Cette science fournit des outils puissants et des nouveaux produits
qui augmentent la rentabilité des entreprises commerciales, et
qui contribuent au développement d'une économie nouvelle basée
sur les connaissances. De plus, avec les problèmes imminents reliés
à la surpopulation, la biotechnologie peut contribuer à une productivité
accrue en agriculture et en foresterie.
Et la biotechnologie en foresterie?
La biotechnologie en foresterie a déjà eu un impact significatif
avec l'utilisation de Bacillus thuringiensis comme insecticide
biologique et l'utilisation de la culture tissulaire (l'utilisation
de morceaux de plantes pour régénérer de nouvelles plantes identiques
à la plante mère) pour la propagation de génotypes élites d'arbres.
Elle s'utilise aussi pour faciliter le traitement des effluents
des usines de pâtes et papier, et pour la production de pâtes
biologiques. La biotechnologie à un potentiel pour:
- la régénération forestière p.ex. amélioration d'arbres, propagation
des arbres et contrôle des mauvaises herbes;
- la protection des forêts p.ex. arbres résistants aux ravageurs
et biopesticides;
- la transformation des produits du bois p.ex. bio-pulpage et
préservation du bois;
- le traitement des effluents d'usines p.ex. enzymes et micro-organismes
pour dégrader les polluants;
- bioremediation p.ex. l'utilisation d'arbres pour éliminer ou
contenir les matériaux contaminés (métaux lourdes, substances
chimiques organiques) au sol; et
- la colonisation ou la restauration de sites p.ex. utilisation
d'arbres pour coloniser des sites ravagés.
Quel est l'état de la recherche en biotechnologie forestière
au Canada?
En général, lee Canada a joué un rôle primordial dans la recherche
scientifique reliée à la biotechnologie. En particulier, les travaux
de recherche canadiens sur les cultures tissulaires d'arbres,
sur les biopesticides et, sur le génie génétique des arbres et
des biopesticides sont en tête au niveau mondial. Toutefois, le
secteur forestier est relativement lent à adopter ces nouvelles
technologies.
Début
Cees van Oosten
Pacifica Poplars, Pacific Papers Ltd.
Parksville (C.-B.)
Depuis 1987, Pacifica Poplars (autrefois MB Poplar) a aménagé
les peupliers hybrides, d'abord sur une base expérimentale (jusqu'à
1993), puis sur une base opérationnelle. Il y a environ six ans
le Dr. Steve Strauss de l'université Oregon State m'a approché
afin de déterminer s'il existait de l'intérêt à la génie génétique
de peuplier. Lorsqu'une masse critique de compagnies intéressées
voulait appuyer le concept, la TGERC (Tree Genetic Engineering
Research Cooperative) a été organisée et nous sommes devenus membre.
Les compagnies et les organisations qui appuyent la TGERC comprennent
des compagnies qui sont actives à l'aménagement des peupliers
(Pacifica Poplars, Boise Cascade, Potlatch, Fort James) et des
compagnies avec un intérêt scientifique qui considèrent que la
recherche coopérative est très effective en termes de coût (l'approche
coopérative a l'effet de levier les efforts d'une compagnie beaucoup
de fois au moyen des subventions concurrentielles de l'extérieur).
Le peuplier est la meilleure essence à utiliser car il est relativement
facile à transformer, il a un génome petit, il pousse vite, et
il peut être propager de façon asexuelle. Autrement dit, c'est
une essence idéale pour l'étude de la science de transformation
d'arbres.
De mon point de vue, il y a cinq dimensions à la génie génétique:
1. la dimension biologique/technique
2. la dimension environnementale
3. la dimension politique/sociale
4. la dimension réglementaire
5. le marais des droits de propriété intellectuelle.
1. La dimension biologique et technique est le domaine de chercheurs
très spécialisés qui parlent une langue d'eux-mêmes. Au client
non-initié (qui paie la facture) ce sujet peut être très embrouillant
et peut entraîner un mauvais contrôle du processus entier. C'est
ici où l'enthousiasme et l'énergie des chercheurs pourraient échapper
à toute autorité et où de bonnes communications et un contrôle
étroit du projet sont absolument essentielles à la viabilité des
efforts en longue terme. La TGERC est une coopérative scientifique
et son objectif est de faire la recherche; le Dr. Steve Strauss
consacre donc beaucoup de temps à communiquer avec les membres
afin d'assurer que la coopérative ne s'écarte pas du bon chemin.
Il y a au moins une réunion scientifique par année pendant laquelle
les membres-compagnies peuvent se mettre au courant du progrès
et pendant laquelle les priorités peuvent être établies. Ces plans
et ces priorités sont discutées ensuite aux réunions d'affaires
(parfois deux fois par année) dans lesquelles les décisions sont
prises relatives à la direction et aux budgets pour l'année suivante.
De point de vue biologique et technique, la TGERC a dépassé toute
espérance. Il existe déjà, par exemple, de peupliers résistants
à Roundup en utilisant la méthode Agrobacterium à insérer le gène
responsable. Ce gène appartient à la compagnie Monsanto qui l'a
rendu disponible pour cette recherche. La TGERC a identifié les
gènes homéotiques de la floraison au peuplier qui pourraient jouer
un rôle dans la stérilité ou qui pourraient stimuler la floraison
plus précoce, utile à la reproduction.
Le progrès est renversant; la technologie s'avance à vitesse
vertigineuse et les chercheurs de la TGERC peuvent tourner ça
à leur avantage de façon productive.
2. La dimension environnementale traite de la relation entre
l'organisme transgénique et l'environnement où il se trouve et
où il est mis en plantation (planifiée ou non-planifiée). Un des
objectives de la TGERC a toujours été de déterminer ce qui se
passe aux gènes une fois libérés dans l'environnement. Un grand
projet est en train présentement à déterminer ça. Ce projet a
été financé d'abord par la TGERC et ainsi par des cotisations
des membres. Le projet a gagné tant de succès que son financement
vient maintenant de l'extérieur de la TGERC à partir de subventions
concurrentielles. Voici un exemple de la multiplication énorme
et extrêmement efficace de nos cotisations à la TGERC.
Afin de faire face aux défis des soucis environnementaux potentiels,
la TGERC a pris dès l'abord la décision de porter son attention
aux questions de la stérilité et une grande partie de ses efforts
y sont consacrée.
3. La dimension politique/sociale est le domaine des questions
délicates et difficiles. Comme la plupart savent déjà, des questions
politiques et sociales sont posées relatives aux organismes transgéniques.
Nous avons déjà la tomate FlavourSaver, les sojas et le colza
Roundup-Ready, le coton BT, etc. Il y a beaucoup d'informations
fausses et beaucoup de soucis à cause de l'ignorance. Est-ce qu'une
culture comme le peuplier entraînera de soucis semblables, ou
est-ce que ceux sont reliés seulement aux cultures comestibles?
Est-ce que le papier fait des peupliers résistants à la glyphosate
est acceptable?
4. La dimension réglementaire traite des régulateurs fédéraux.
Je m'attends à ce que le processus réglementaire soit plus simple
parce qu'il ne s'agit pas d'une culture alimentaire. La TGERC
s'est rendu compte dès l'abord que la biosécurité pourrait être
rehaussée en rendant stérile la culture transgénique. Ce ne serait
pas peut-être une exigence, mais je n'accepterais pas comme client
de présenter aux régulateurs une culture qui fait tout ce que
nous désirons, sauf d'être stérile, lorsque la stérilité se trouve
un souci principal. On ne peut pas se permettre de reculer au
début.
5. Le marais des droits de propriété intellectuelle existe et
c'est un grand souci. Les compagnies biotechnologiques se disputent
en tribunal les brevets utilisés et contrefaits, etc. Le litige
en tribunal pourrait prendre des années et pourrait empêcher le
progrès. De ma perspective simpliste, ça me plairait d'obtenir
une culture de peupliers tolérants à la glyphosate, mais est-ce
que nos moyens le permettent? Les arbres ayant été transformés
en utilisant la méthode Agrobacterium, y aura-t-il une contestation
entre la compagnie à laquelle appartient le brevet de cette technologie
et la compagnie à laquelle appartient le gène glyphosate. Qu'est-ce
que cela fait si on voulait insérer ce gène de stérilité et aussi
un gène BT ou plus d'un gène BT? Est-ce qu'on peut toujours jouer
et est-ce qu'on a les moyens?
Quant au futur, il y a un autre fait nouveau – on peut donner
la résistance stable aux maladies aux variétés élites de peupliers
hybrides. La PMGC (Poplar Molecular Genetics Cooperative) dirigée
par le Dr. Toby Bradshaw de l'Université de Washington, à laquelle
nous adhérons également, pourra bientôt isoler et multiplier par
clones les gènes majeurs de résistance à la rouille de peuplier
qui peuvent ensuite être transférés à des clones élites, en utilisant
la technologie de la TGERC. Ici on peut utiliser les gènes du
genre Populus même et on pourra obtenir les résultats désirés
sans le travail des méthodes traditionnelles de reproduction qui
prennent beaucoup de temps.
Début
Anne-Christine Bonfils
Conseillère scientifique
Service canadien des forêts
L'un des progrès les plus récents de la biotechnologie est la
capacité de transférer des gènes entre des organismes non apparentés
grâce au génie génétique. L'amélioration des techniques de génie
génétique appliquées aux arbres permet en effet aujourd'hui de
transférer des caractères génétiques uniques dans des génotypes
supérieurs et d'y intégrer ainsi des caractères choisis, comme
un cycle de croissance abrégé, la tolérance aux ravageurs et aux
maladies, la résistance aux herbicides et des fibres de haute
qualité. Malgré les énormes avantages qu'ils offrent parfois,
les organismes génétiquement modifiés n'en soulèvent pas moins
un certain nombre de questions importantes concernant la sécurité
et la diversité génétique au sein des espèces, qu'ils soient ou
non issus du génie génétique. Il importe donc de mettre en place
une réglementation stricte, fondée sur des données scientifiques,
qui assurera que les produits de biotechnologie satisfont à des
normes élevées en matière de santé humaine et de sécurité de l'environnement.
Cette réglementation doit en même temps être souple et efficace
pour ne pas imposer un fardeau inutile à une industrie en développement.
En janvier 1993, les ministères fédéraux responsables de
la réglementation ont convenu de mettre en place un cadre réglementaire
régissant les produits issus de la biotechnologie. Fondé sur des
principes fondamentaux visant à instaurer un système réglementaire
protégeant efficacement la santé et la sécurité de l'environnement
et des êtres humains, ce cadre donne suite aux engagements internationaux
qu'a pris le Canada dans le cadre de la Commission du développement
durable des Nations Unies et la Convention des Nations Unies sur
la biodiversité. L'harmonisation avec les pays membres de l'Organisation
de coopération et de développement économiques (OCDE) est aussi
un élément important. Ces principes sont les suivants :
- maintenir des normes nationales rigoureuses pour la protection
de la santé des travailleurs, de la population en général et
de l'environnement;
- recourir à la législation actuelle et aux organismes de réglementation
pour préciser les responsabilités et éviter les chevauchements;
- continuer d'élaborer des directives précises sur l'évaluation
des produits de biotechnologie qui soient en harmonie avec les
priorités nationales et les normes internationales;
- fournir une solide base de données scientifiques à partir
de laquelle évaluer les risques et les produits;
- assurer que les processus d'élaboration et d'application de
la réglementation canadienne sur la biotechnologie soient ouverts
et prévoient des consultations;
- favoriser la prospérité et le bien-être des Canadiens et des
Canadiennes en créant un climat propice à l'investissement,
au développement, à l'innovation et à l'adoption de produits
et de procédés de la biotechnologie durables au Canada.
Les produits et procédés de biotechnologie sont ainsi régis par
les ministères et organismes qui sont responsables par ailleurs
de la réglementation des produits équivalents développés au moyen
des techniques et procédés classiques. L'autorité législative
fédérale en matière d'évaluation de la santé et de l'environnement
dans le domaine de la biotechnologie forestière relève de plusieurs
lois : la Loi sur les semences, pour les arbres; la Loi sur
la protection des végétaux, pour les importations; la Loi sur
les engrais, pour les biofertilisants et les mycorrhizes; la Loi
sur les produits antiparasitaires, pour
les agents de lutte contre les parasites microbiens; et la Loi
canadienne sur la protection de l'environnement, pour les microorganismes
utilisés dans l'industrie des pâtes et papiers. La Loi sur les
semences, la Loi sur la protection des végétaux et la Loi sur
les engrais sont administrées par l'Agence canadienne d'inspection
des aliments (ACIA), la Loi sur les produits antiparasitaires,
par l'Agence de réglementation de la lutte antiparasitaire, et
la Loi canadienne sur la protection de l'environnement, par Environnement
Canada. Un comité interministériel se réunit régulièrement pour
coordonner l'élaboration, l'amélioration et l'application de ces
lois et règlements. Le Service canadien des forêts participe au
processus en fournissant aux ministères et agences mentionnés
ci-dessus son expertise scientifique et technique concernant les
produits de biotechnologie utilisés dans le secteur forestier.
La Loi sur les semences, par exemple, régit l'inspection, les
tests, la qualité et la vente des semences au Canada. Son règlement
d'application a été modifié au début de 1997 pour clarifier les
exigences relatives aux renseignements à fournir sur l'innocuité
environnementale des végétaux (y compris les arbres) présentant
des caractères nouveaux avant l'approbation de leur dissémination.
Les essais au champ en milieu confiné sont autorisés à condition
que les interactions avec l'environnement soient réduites au minimum
et que les matières soient soumises à une surveillance étroite.
La dissémination non confinée est autorisée, avec ou sans réserves,
après une série d'évaluations exhaustives cas par cas de l'innocuité
environnementale. Ces évaluations doivent notamment déterminer
précisément les caractères des nouvelles protéines et du végétal
modifié, établir le pouvoir d'enherbement et d'envahissement,
déterminer la capacité de transférer de l'information génétique
aux espèces apparentées, et évaluer le risque de devenir un parasite,
d'avoir des interactions indésirables avec d'autres organismes
du milieu et d'avoir un impact négatif sur la biodiversité. Le
Service canadien des forêts, en collaboration avec les agences
provinciales de réglementation, examine actuellement les lignes
directrices réglementaires relevant de la Loi sur les semences
pour s'assurer qu'elles peuvent être adéquatement appliquées aux
arbres.
L'ACIA a autorisé la tenue des premiers essais au champ en milieu
confiné d'arbres génétiquement modifiés en vertu de la Loi sur
les semences à Valcartier, près de Québec. Ces essais, exécutés
par le Centre de foresterie des Laurentides du Service canadien
des forêts, se font sur une parcelle lot de 900 m2 et portent
sur des peupliers (Populus alba x grandidentata) génétiquement
modifiés pour contenir deux gènes marqueurs.
La Loi canadienne sur la protection de l'environnement sert de
« filet de sûreté » au cadre réglementaire canadien
régissant les produits de biotechnologie. Elle régit tous les
nouveaux produits de biotechnologie dont les impacts sanitaires
et environnementaux n'ont pas été évalués en vertu d'autres lois
et règlements fédéraux, et assure ainsi que le cadre ne comporte
pas de lacunes.
Pour en savoir davantage sur le Cadre réglementaire canadien
régissant les produits de biotechnologie, et notamment sur la
réglementation des arbres génétiquement modifiés, on peut communiquer
avec le Bureau de la biotechnologie, Agence canadienne d'inspection
des aliments, 59 Camelot Dr., Nepean (Ontario) K1A 0Y9 (tél. :
613-225-2342, fax : 613-228-6604).
Début
Armand Séguin
Chercheur Scientifique
Centre de foresterie des Laurentides
Service canadien des forêts
Comme nous l'avons déjà mentionné, la biotechnologie forestière
regroupe plusieurs technologies, dont la culture in vitro (embryogenèse
somatique), la microbiologie et l'utilisation de l'ADN recombinant,
ou génie génétique. Dans cette section, je vais décrire les techniques
de pointe utilisées pour introduire un gène d'intérêt économique
chez le peuplier ainsi que les différents progrès réalisés dans
ce domaine.
Historique
Les programmes d'amélioration génétique du peuplier sont en place
depuis plusieurs années et visent essentiellement l'identification
de génotypes supérieurs quant à des caractéristiques physiologiques
telles la croissance et d'autres traits d'importance sylvicole
ou quant à leur résistance à différents stress biotiques et abiotiques.
Des progrès énormes ont été réalisés grâce aux méthodes traditionnelles
d'amélioration génétique, mais cette approche peut s'avérer relativement
longue. En bref, le croisement génétique traditionnel permet l'échange
de segments de chromosomes portant un ou plusieurs gènes d'intérêt,
et cette espèce de brassage génétique produit des sujets possédant
des caractéristiques supérieures pour un phénotype donné. Il n'est
cependant pas exclus que des régions de chromosomes échangés produisent
en outre des effets négatifs pour des critères non sélectionnés.
Jusqu'à tout récemment, il était difficile de déterminer quelle
partie du génome a été modifiée. La mise au point de marqueurs
moléculaires permet maintenant de mettre en lumière les événements
de recombinaison, de faire un suivi généalogique des génotypes
et d'élargir considérablement les possibilités d'accès aux gènes
[3].
Dans un autre contexte, le génie génétique permet d'introduire
dans un génotype donné un gène conférant tel ou tel caractère,
comme la résistance aux insectes. Ainsi, il est possible d'obtenir
chez un génotype quelconque le caractère recherché, dans un laps
de temps relativement plus court. De plus, la multiplication du
matériel transgénique (transformé génétiquement) n'est pas dépendante
de la reproduction sexuée, puisque la multiplication des arbres
peut se faire par culture in vitro. Ceci est également vrai pour
le matériel non transformé génétiquement. Finalement, le transfert
d'un gène conférant un caractère donné est possible, même si les
organismes ne sont pas naturellement compatibles génétiquement
(d'une bactérie à un arbre, par exemple).
La production de plantes transgéniques a débuté à la fin des
années 70, grâce aux découvertes portant sur la bactérie du sol
Agrobacterium tumefaciens [7]. Il s'agit d'une bactérie qui infecte
plusieurs espèces de plantes et induit chez celles-ci la formation
de tumeurs. En fait, cette bactérie possède la propriété de transférer
naturellement une petite partie de son ADN, qui porte toute l'information
génétique requise pour induire la formation de tumeurs. Des laboratoires
européens et américains ont découvert qu'il est possible de remplacer
par des gènes d'intérêt la région responsable de la formation
de tumeurs et d'assurer ainsi leur introduction de façon naturelle
chez la plante [12, 15]. Le développement de cette technologie
a permis la production de plusieurs espèces de plantes transgéniques,
mais presque exclusivement chez les plantes agricoles [8, 29].
Dans le cas des arbres, les premiers résultats positifs n'ont
été obtenus qu'en 1987, chez le peuplier [11, 24]. Avant de décrire
les différentes étapes de la transformation génétique du peuplier,
j'aimerais mentionner un ouvrage récent, publié par le Service
des forêts du USDA sous la direction de N.B. Klopfenstein et coll.
L'ouvrage touche à plusieurs aspects du génie génétique du peuplier,
et des sections portent notamment sur la culture in vitro, le
génie génétique et les applications biotechnologiques [18].
Transformation génétique
Deux étapes sont essentielles à la transformation génétique.
Dans un premier temps, l'ADN à introduire doit atteindre le noyau
de la cellule à transformer. Cet ADN exogène ne remplacera pas
un bout de chromosome existant mais ira plutôt s'insérer de façon
aléatoire dans une région du chromosome. Dans la très grande majorité
des cas, l'introduction d'un nouveau gène n'affecte pas l'expression
génétique normale de la plante. Par la suite, l'ADN introduit
peut être dégradé par la cellule ou bien être intégré aux chromosomes
de la plante. Cette dernière possibilité donne lieu à une transformation
génétique stable, et l'ADN introduit est transmis aux cellules
descendantes par mitose. Ce même ADN peut être transmis aux générations
suivantes lors de la formation des gamètes [22].
La sélection des cellules transformées est un élément important
des méthodes de transformation génétique. Pour réaliser cette
sélection après l'intégration de l'ADN exogène, on insère avec
ce dernier un gène conférant à la cellule réceptrice une résistance
à un agent de sélection spécifique (en règle générale, l'antibiotique
kanamycine). Seules les cellules portant ce gène de résistance
pourront survivre lorsque le matériel in vitro transformé sera
mis en culture avec l'agent de sélection. Ce criblage permet ainsi
de reconnaître les cellules transformées génétiquement. Par la
suite, d'autres outils moléculaires permettront de mettre en évidence
la présence de l'ADN introduit et de confirmer la transformation
génétique.
Méthode d'introduction d'ADN par Agrobactérium
Pour le peuplier et la majorité des végétaux, la transformation
génétique au moyen de l'Agrobacterium tumefaciens demeure une
avenue simple et efficace [16, 29]. Comme je l'ai mentionné précédemment,
il s'agit d'une bactérie du sol qui possède la propriété de transférer
à la plante infectée une partie de son ADN, sous la forme d'un
plasmide, et qui cause la formation de tumeurs. En fait, les gènes
de l'Agrobacterium qui sont introduits chez la plante induisent
la production d'enzymes impliquées dans la synthèse ou la modification
d'hormones végétales. Lorsque ces gènes sont remplacés par des
gènes d'intérêt, l'infection de la plante par l'Agrobacterium
ne provoque pas la formation de tumeurs. Plusieurs génotypes de
peuplier sont compatibles avec la méthode de transformation par
l'A. tumefaciens [14, 17, 26], mais les techniques de transformation
peuvent encore être améliorées, puisque certains génotypes résistent
toujours à la transformation génétique.
Matériel végétal utilisé et sélection des transformants
La transformation génétique ne se limite pas à l'introduction
d'un plasmide donné dans le noyau d'une cellule. Encore faut-il
que cette cellule puisse survivre au choc de la transformation
et de la sélection sur antibiotique. De plus, il est nécessaire
de régénérer la plante entière. C'est ici que la culture in vitro
a un rôle essentiel dans la transformation génétique. La culture
in vitro consiste à multiplier des tissus végétaux (ou de simples
cellules) dans un environnement spécifique dépourvu de micro-organismes.
Ces lignées in vitro permettent d'obtenir du matériel uniforme
(clonal) en quantité voulue, et il est possible de régénérer un
arbre entier à partir d'une seule cellule. L'organogenèse, méthode
privilégiée dans le cas du peuplier, consiste à régénérer la plante
entière après la formation d'organes à partir d'un tissu ou de
cellules isolées. Ces méthodes in vitro sont aussi utilisée pour
la multiplication végétative d'arbres élites.
Les principales étapes de la transformation génétique et de la
culture in vitro du peuplier sont résumées dans la figure suivante.
Il faut généralement compter 8 à 12 mois pour ce processus, qui
comporte environ 6 étapes. Deux composantes initiales sont nécessaires :
un clone spécifique de peuplier, cultivé dans des conditions stériles
in vitro, et la souche compatible d'Agrobactérium portant sur
son plasmide les gènes à introduire. L'inoculation de l'Agrobactérium
constitue la première étape et permet à la bactérie d'entrer en
contact avec les cellules végétales et de les infecter. Par la
suite, il y a dégradation ou incorporation de l'ADN provenant
du plasmide d'Agrobactérium au sein du génome de l'arbre. Afin
de favoriser la croissance des cellules transformées génétiquement,
on ajoute un antibiotique au milieu de culture des cellules végétales,
ce qui constitue l'étape de la sélection. Après avoir identifié
les cellules transformées, on les multiplie afin de régénérer
des plantules. Par la suite, les plantules in vitro sont transférées
sur un milieu de culture, pour l'enracinement. Une fois les plantules
bien enracinées, le matériel est soumis à l'acclimatation, en
vue de son transfert en serre.
Exemples concrets
Résistance aux insectes
L'utilisation de la bactérie Bacillus thuringiensis (B.t.) pour
la lutte contre les insectes ravageurs a fait l'objet de descriptions
exhaustives par plusieurs auteurs [6, 13, 19]. La transformation
génétique nous permet d'utiliser cet outil de lutte biologique
dans une autre perspective. En fait, le gène qui code la toxine
de cette bactérie a fait l'objet de modifications visant à ce
que le code génétique soit bien reconnu par la plante, et on a
ajouté un promoteur spécifique au plasmide afin d'assurer un bon
contrôle de la production de la toxine chez la plante. De telles
constructions génétiques, avec des gènes de B.t. spécifiques pour
les différents insectes ravageurs (lépidoptères, coléoptères,
etc.), ont été introduites chez plusieurs espèces de plantes.
Mentionnons brièvement les travaux menés chez le peuplier dans
plusieurs laboratoires [10, 20, 21], qui ont permis de produire
des arbres transgéniques plus résistants aux insectes ravageurs.
Résistance à des pathogènes forestiers
Chez le peuplier, les pertes forestières causées par des infestations
de champignons ou de bactéries sont importantes. Sans dresser
une liste exhaustive de ces problèmes pathologiques, mentionnons
la susceptibilité du peuplier aux chancres causés par des champignons
des genres Septoria et Hypoxylon, aux taches foliaires causées
par les Marssonina sp. et Septoria sp. et aux rouilles causées
par les Melampsora sp. Les progrès récents en biotechnologie végétale
ont permis la création de nouvelles variétés de plantes possédant
une résistance accrue à divers pathogènes. Les gènes introduits
pour obtenir cette résistance peuvent être responsables de la
production de protéines antifongiques ou antibactériennes [9].
Différentes approches, actuellement au stade expérimental, permettront
de déterminer l'efficacité de ces stratégies chez les arbres forestiers.
Modification de la lignine
L'extraction de la lignine des fibres du bois est une étape coûteuse
et polluante de la production de pâte à papier. La mise au point
d'arbres transgéniques possédant une teneur en lignine plus faible
sans pour autant présenter des caractéristiques physiologiques
défavorables est maintenant envisageable. La lignine est le composé
organique le plus abondant de la biosphère, après la cellulose,
et représente 15 à 35 % du poids sec des arbres. Les voies biochimiques
de la synthèse de lignine ont fait l'objet de nombreuses recherches,
et plusieurs gènes responsables des enzymes impliquées ont été
caractérisés [2, 32]. Ces travaux ont permis la modification de
ces voies métaboliques par génie génétique, et les résultats sont
très prometteurs [5]. Certains de ces arbres transgéniques renferment
en effet une lignine modifiée qui serait éventuellement plus facile
à extraire [1].
Résistance aux herbicides
Chez le peuplier, la résistance aux herbicides faciliterait grandement
la lutte contre la végétation compétitive dans les nouvelles plantations.
Il existe principalement deux stratégies possibles pour conférer
la résistance à un herbicide donné, soit l'introduction d'un gène
mutant dont la protéine correspondante n'est plus la cible de
l'herbicide et l'introduction d'un gène permettant la production
d'une enzyme de détoxification de l'herbicide. L'obtention de
résistances aux herbicides par génie génétique a été largement
exploitée en agriculture. Jusqu'à présent, on a créé des peupliers
transgéniques résistant à plusieurs types d'herbicides, tels le
glyphosate et la phosphinotricine. On effectue en ce moment des
tests sur le terrain avec des peupliers transgéniques résistant
à certains herbicides, afin de déterminer leurs niveaux de résistance.
Autres applications
L'élimination des contaminants chimiques du sol au moyen d'organismes
vivants constitue une nouvelle technologie environnementale qui
a fait beaucoup de progrès. La plupart de ces méthodes de décontamination
biologique sont fondées sur l'utilisation de micro-organismes
(bactéries) capables de dégrader les substances toxiques. Une
autre stratégie repose sur l'utilisation de plantes comme système
de pompage et de décontamination. Il est possible d'augmenter
par génie génétique la résistance de certaines plantes à certains
métaux toxiques tel le cadmium [4, 23]. Dans le même ordre d'idées,
l'utilisation de peupliers modifiés génétiquement pour éliminer
les contaminants chimiques du sol est maintenant possible. Dans
un cas, on a introduit chez le peuplier un gène provenant d'une
bactérie capable de dégrader des substances toxiques, les chlorophénols.
Ces arbres transgéniques possèdent la capacité de maintenir leur
croissance dans les sols contaminés par les chlorophénols [27].
De plus, la présence de ces peupliers amène avec le temps une
diminution des contaminants chimiques du sol. Finalement, le couvert
végétal nouvellement formé prévient l'érosion du sol et la dispersion
des contaminants et permet l'établissement d'un micro-environnement
favorable aux micro-organismes du sol.
Dissémination des peupliers transgéniques
Après la mise au point des premiers peupliers transgéniques,
des essais au champ ont été entrepris par différents groupes de
recherche aux États-Unis et en Europe [28]. Globalement, les résultats
de ces recherches ont démontré que les arbres transgéniques ne
possèdent aucune caractéristique anormale. Ces essais, de même
que les travaux portant sur les impacts potentiels de ces arbres
transgéniques sur l'environnement, sont d'une importance capitale
si on veut que le nouveau matériel soit bien accepté du public
[25].
Dans la même optique, on a entrepris des travaux importants pour
comprendre, au niveau moléculaire, le développement floral des
arbres forestiers. Le but de ces études est de mettre en évidence
certains gènes impliqués dans la formation des cônes ou des fleurs.
Il sera alors possible, grâce aux outils du génie génétique, de
bloquer le développement floral. Ceci rendrait plus acceptable,
dans un premier temps, l'utilisation des arbres transgéniques,
en empêchant la propagation de l'ADN modifié dans le milieu naturel.
Une approche similaire, utilisant différents gènes impliqués
dans le développement floral, peut servir à accélérer la formation
des organes floraux. Ces gènes, dits homéotiques, ont été isolés
chez une plante nommée Arabidopsis thaliana, apparentée à la moutarde
(famille des Brassicacées). Un de ces gènes, LEAFY, est impliqué
dans le déclenchement du développement floral d'Arabidopsis [30].
Une construction génétique permettant une forte expression du
gène LEAFY a été introduite chez le peuplier et a eu pour effet
de réduire considérablement le temps nécessaire à la maturité
florale [31]. La mise au point d'arbres capables de se reproduire
plus rapidement serait un atout indéniable pour l'accélération
des programmes d'amélioration génétique.
Perspectives
Le génie génétique des arbres forestiers représente un investissement
majeur qui peut s'avérer très profitable à long terme. Il suffit
ici de mentionner la protection accrue que la biotechnologie des
arbres offre contre les ravageurs forestiers. Dans le présent
article, j'ai brièvement décrit les progrès réalisés dans le cas
du peuplier. Jusqu'à présent, il est clair que ces progrès sont
fortement dépendants des technologies mises au point pour les
plantes d'importance agronomique. L'effort de recherche en biologie
moléculaire végétale, dans le domaine de l'agriculture n'est aucunement
comparable avec ce qui ce fait en foresterie. Néanmoins, un nombre
important de gènes impliqués dans différents processus physiologiques
des arbres sont présentement à l'étude. Ces connaissances sont
essentielles à une bonne intégration des biotechnologies aux travaux
d'amélioration des arbres.
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