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Manipulation génétique : Définition
Commençons par une définition.
Lamanipulation génétique est la modification des gènes d'un organisme à l'aide de la technologie.
On parle également de génie génétique et de modification génétique.
La manipulation génétique est une forme de science relativement nouvelle. Après tout, la structure de l'ADN est restée inconnue jusqu'aux travaux de Watson et Crick en 1953.
L'une des premières véritables expériences de manipulation génétique a eu lieu deux décennies plus tard, lorsque les biochimistes Herbert Boyer et Stanley Cohen ont inséré l'ADN d'une bactérie dans une autre.
En 1982, la FDA a approuvé le premier produit OGM destiné au grand public : l'insuline humaine pour traiter le diabète.
OGM signifie organisme génétiquement modifié.
Manipulation génétique : Exemples
Depuis les années 1980, les manipulations génétiques sont utilisées dans divers secteurs, notamment la médecine et l'agriculture.
Traitements contre le cancer
En 2013, un outil d'édition de gènes appelé CRISPR a vu le jour. Il fonctionne comme une paire de ciseaux précise, découpant des morceaux d'ADN. Son premier essai clinique en matière de thérapie contre le cancer a eu lieu en 2019, apportant des modifications génétiques aux lymphocytes T (cellules du système immunitaire capables de tuer le cancer). L'essai a été jugé sûr et n'a pas déclenché de réaction immunitaire.
Production de médicaments
Plus tôt, nous avons appris que le premier produit OGM approuvé était l'insuline humaine. Depuis, le génie génétique a été utilisé pour produire en masse une variété de médicaments, notamment :
Les hormones de croissance humaines
L'albumine (un produit chimique utilisé dans le transport)
Les médicaments contre l'hémophilie
Médicaments contre l'infertilité
les vaccins
Levure de brasserie
Une équipe de scientifiques californiens a créé une levure génétiquement modifiée qui imite la saveur et l'arôme du houblon, sans aucune interaction avec la plante.
L'agriculture
Les manipulations génétiques sont courantes dans l'agriculture. La plupart des cultures génétiquement modifiées ont été développées pour éviter les pertes de rendement et lutter contre lesmauvaises herbes. Les trois raisons les plus courantes de manipuler génétiquement les cultures sont les suivantes :
- Résistance aux parasites
- Tolérance aux herbicides utilisés pour lutter contre les mauvaises herbes
- Résistance aux virus des plantes
Il n'y a pas que les plantes : les manipulations génétiques sont utilisées pour transférer des caractéristiques souhaitables entre les animaux. Cependant, un seul animal génétiquement modifié a été commercialisé : une variété de saumon à croissance rapide.
Manipulation du matériel génétique dans l'agriculture
Quelles sont les différentes techniques utilisées pour manipuler le matériel génétique en agriculture ?
L'élevage sélectif
Depuis des millénaires, les agriculteurs ont recours à l' élevage sélectif pour modifier les caractéristiques des cultures et du bétail. Comment cela fonctionne-t-il ?
Les agriculteurs sélectionnent des individus présentant des caractéristiques souhaitables et les font se reproduire ensemble.
Ils choisissent les descendants qui présentent les meilleures combinaisons de caractéristiques et les reproduisent ensemble.
Ce processus se poursuit sur plusieurs générations jusqu'à ce que le caractère soit établi dans la population.
Depuis des siècles, les chiens sont élevés de façon sélective pour développer des traits "mignons" ou des caractéristiques exagérées. Malheureusement, cela est souvent préjudiciable à leur santé. Les races au nez écrasé, comme les carlins, sont sujettes à l'obstruction des voies respiratoires et à des difficultés respiratoires. Les Boxers sont sujets aux crises d'épilepsie et les Labradors sont sujets à la dysplasie de la hanche, ce qui entraîne de l'arthrite plus tard dans la vie.
Grâce à l'élevage sélectif, les agriculteurs ont transformé les plantes et les animaux sauvages en cultures et en bétail que nous utilisons aujourd'hui. Les caractéristiques recherchées sont les suivantes
Augmentation de la production de viande ou de lait
Des fruits et des oeufs plus gros
Augmentation du contenu nutritionnel
Résistance aux maladies
Un tempérament calme
Limites de l'élevage sélectif
- Un caractère ne peut être reproduit sur des individus que s'il existe déjà dans une espèce. L'élevage sélectif est donc limité par la variation génétique existante.
- L'élevage sélectif est un processus lent, surtout chez les animaux.
- Les descendants sont génétiquement similaires et sont donc également vulnérables aux mêmes maladies. La consanguinité peut également entraîner une perte d'allèles, ce qui limite la variation génétique.
Il est important de maintenir la diversité génétique dans la nature parce que les nouvelles caractéristiques des plantes sauvages peuvent être introduites dans les cultures pour les aider à répondre au changement climatique.
Propagation végétative
La multiplication végétative est une forme de reproduction asexuée. Elle consiste à prélever une partie d'une plante mère pour la faire régénérer en une nouvelle plante. Il existe deux méthodes : le bouturage et la greffe.
Le bouturage: une branche de la plante mère est coupée, ses feuilles inférieures sont enlevées et la tige est plantée dans du compost. Des hormones végétales sont ajoutées pour favoriser la croissance des racines.
Greffage : une bouture d'une plante est attachée à la tige d'une autre plante.
Les plantes cultivées par multiplication végétative sont génétiquement identiques les unes aux autres, de sorte que les caractéristiques utiles seront toujours transmises. La multiplication végétative ne nécessite qu'une seule plante et constitue une méthode de manipulation génétique très rapide.
Figure 2 - Boutures génétiquement identiques plantées dans une serre. Unsplash
Limites de la multiplication végétative
Les plantes propagées artificiellement ont une durée de vie inférieure à celle des plantes propagées par graines.
Tout comme la sélection, la multiplication végétative est limitée par la diversité génétique existante.
La multiplication végétative nécessite une formation spéciale et est plus coûteuse que la multiplication par graines.
Les plantes génétiquement identiques sont également vulnérables aux mêmes maladies.
Des animaux génétiquement identiques peuvent être produits par clonage. Comment cela fonctionne-t-il ?
- Un ovule est extrait de l'animal de substitution.
- L'ADN de l'ovule est retiré et remplacé par l'ADN des cellules du corps de l'animal cloné.
- L'ovule reçoit ensuite un choc électrique pour déclencher la division.
- L'embryon qui se divise est placé dans l'utérus de l'animal de substitution.
Les espèces clonées comprennent les moutons, les vaches et les lapins. Cependant, le clonage animal pose de sérieux problèmes éthiques.
Le génie génétique
Également connu sous le nom de modification génétique, le génie génétique consiste à modifier le génome d'un organisme en y introduisant un gène provenant d'un autre organisme. Comment cela fonctionne-t-il ?
Les scientifiques sélectionnent la caractéristique souhaitée et identifient le gène requis.
Desenzymes sont utilisées pour isoler le gène et le couper du génome. Le gène est inséré dans un vecteur, généralement un plasmide bactérien ou un virus.
Le vecteur insère le gène dans la cellule voulue.
L'organisme génétiquement modifié se reproduit, soit sexuellement, soit asexuellement. La progéniture se développera avec les caractéristiques souhaitées.
Les cultures et le bétail sont génétiquement modifiés pour obtenir des caractéristiques utiles telles qu'un meilleur contenu nutritionnel, une résistance aux parasites et aux maladies, un rendement accru et une tolérance aux extrêmes climatiques.
Les scientifiques ont ajouté un gène aux riz sauvages qui leur permet de produire du bêta-carotène, ce qui donne au riz une couleur dorée. Le bêta-carotène est nécessaire à l'homme pour fabriquer la vitamine A, essentielle à une bonne vision. Le riz doré peut être cultivé dans les régions où les taux de carence en vitamine A sont élevés.
Limites du génie génétique
- Une caractéristique qui profite à un organisme peut nuire à un autre.
- Le génie génétique peut entraîner des problèmes de santé, tels que des réactions allergiques ou des toxines.
- La recherche sur le génie génétique est incroyablement coûteuse.
- Tout comme l'élevage sélectif, il faut parfois beaucoup de temps pour obtenir des résultats, surtout lorsqu'il s'agit de modifier le génome d'un animal.
Éthique de la manipulation génétique
Bien que les cultures et les animaux génétiquement modifiés présentent d'excellents avantages, ils suscitent toute une série de préoccupations d'ordre éthique.
Objections morales
Certains pensent qu'il n'est pas éthique d'interférer avec la nature. Modifier le génome d'organismes vivants de cette façon pourrait être considéré comme intrinsèquement mauvais, ou immoral.
Il existe une demande de directives d'étiquetage transparentes, afin que les consommateurs puissent faire des choix éclairés lorsqu'ils achètent des aliments génétiquement modifiés.
Préoccupations en matière de bien-être
Les animaux génétiquement modifiés, qui ne peuvent pas consentir à la manipulation génétique, posent des problèmes de bien-être. De plus, les techniques d'élevage sélectif entraînent régulièrement la consanguinité. Cela augmente le risque d'hériter d'allèles homozygotes nocifs, qui peuvent provoquer des maladies ou des souffrances chez l'animal.
Contrôle financier
Les cultures génétiquement modifiées sont plus chères que les cultures ordinaires, et les habitants des pays en développement ne peuvent donc pas se les offrir. Dans ces pays, les cultures génétiquement modifiées peuvent contribuer à réduire la pauvreté et à améliorer la sécurité alimentaire.
Les prix élevés sont liés aux brevets sur les cultures génétiquement modifiées. Les agriculteurs ne sont pas autorisés à conserver les semences génétiquement modifiées pour la saison suivante, mais doivent acheter de nouvelles semences chaque année à un prix fixe. Dix entreprises seulement contrôlent 75 % des ventes mondiales de semences, dominant ainsi le système alimentaire mondial.
Les "bébés sur mesure" et l'eugénisme
Si nous pouvons manipuler le patrimoine génétique des animaux, pourquoi ne pourrions-nous pas faire de même avec nous-mêmes ? Nous le pouvons - dans une moindre mesure. Les couples porteurs d'une maladie génétique peuvent subir un test génétique préimplantatoire. Les embryons fécondés par FIV sont testés pour une série de troubles génétiques avant d'être implantés dans la femme.
Figure 3 - Un technicien utilise un séquenceur de génome. Cet équipement de haute technologie peut être utilisé pour analyser l'ADN d'un embryon lors d'un test génétique préimplantatoire. Unsplash
Bien qu'il contribue à prévenir les maladies et les handicaps à vie, le test génétique préimplantatoire a soulevé des préoccupations d'ordre éthique. Et si la manipulation génétique allait plus loin ? Des experts ont mis en garde contre l'avenir dystopique des "bébés sur mesure" et leur lien avec l'eugénisme humain.
L'eugénisme est une pratique qui consiste à modifier la composition génétique d'une population par le biais de la reproduction sélective et de la stérilisation forcée.
Si les parents peuvent choisir les traits de leur future progéniture, de la couleur de leurs yeux à leur personnalité et à leur intelligence, qu'arrivera-t-il à la société ?
Manipulation génétique : Avantages et inconvénients
Ce tableau résume les avantages et les inconvénients de la manipulation génétique dans l'agriculture.
| Avantages | Inconvénients |
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J'espère que cet article t'a apporté des éclaircissements sur les manipulations génétiques. Rappelle-toi qu'il s'agit de la modification des gènes d'un organisme à l'aide de la technologie. En agriculture, il existe trois techniques de manipulation génétique : la sélection, la multiplication végétative et le génie génétique.
Manipulation génétique - Principaux enseignements
- La manipulation génétique consiste à modifier les gènes d'un organisme à l'aide de la technologie.
- Les utilisations de la modification génétique comprennent les traitements contre le cancer, la production de médicaments, le brassage de la levure et l'agriculture.
- L'élevage sélectif est la méthode d'élevage d'individus présentant les caractéristiques souhaitées jusqu'à ce que ces caractéristiques s'établissent dans la population.
- Le génie génétique est la méthode qui consiste à modifier le génome d'un organisme en y introduisant un gène provenant d'un autre organisme.
- Les manipulations génétiques introduisent les caractéristiques souhaitées dans les populations de cultures et de bétail, mais elles ont été associées à toute une série de problèmes éthiques.
1. Garden Organic, OGM - préoccupations politiques et éthiques, 2022
2. Institut national du cancer, Comment CRISPR change la recherche et le traitement du cancer, 2020.
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Questions fréquemment posées en Manipulation génétique
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