Exemples concrets
de risques potentiels
de 12 nouveaux OGM

Pourquoi les nouvelles techniques génomiques doivent être strictement réglementées ?

Du point de vue de la protection de la santé et de l’environnement, le potentiel technique des nouvelles techniques de génie génétique est alarmant, en particulier les applications de CRISPR/Cas. Les inventeurs de cette technologie le reconnaissent eux-mêmes. Par exemple, Jennifer Doudna, qui a déposé de nombreux brevets pour la technologie CRISPR, écrit : « Étant donné le caractère irrévocable des implications de l’édition génétique pour notre espèce et notre planète, il n’a jamais été aussi essentiel qu’aujourd’hui de développer la communication entre la science et le public. » (Doudna & Sternberg « A Crack in Creation », 2017)

Les exemples énumérés ci-dessous visent ainsi à illustrer les risques associés aux nouvelles techniques de génie génétique (aussi appelées « nouvelles techniques génomiques »). Si les organismes génétiquement manipulés ne sont pas strictement réglementés, leur dissémination peut mettre en danger la biodiversité et nos moyens de subsistance (voir le rapport « L’ingénierie génétique, une menace pour la protection des espèces »).

De nombreuses parties prenantes cherchent franchement à éviter toute discussion ouverte concernant ces risques. Cela est souvent dû à leurs intérêts économiques dans la recherche, le développement et la commercialisation de produits issus du génie génétique. Notre objectif est ici d’attirer l’attention sur les impacts possibles sur l’Homme, la nature et l’environnement, en nous appuyant sur les informations scientifiques disponibles.

Les nouvelles techniques permettent de modifier profondément le génome, même sans l’insertion de gènes supplémentaires. Dans de nombreux cas, il en résulte des modifications des propriétés biologiques, par exemple une modification de la composition des plantes qui va bien au-delà de ce qui pouvait être obtenu avec les méthodes de sélection précédentes.

Contrairement à ce que l’on affirme souvent, les nouvelles techniques génomiques ne peuvent être mises sur le même plan que les méthodes de sélection conventionnelles ou les mutations naturelles. Les ciseaux génétiques, tels que CRISPR/Cas, sont des mutagènes biotechnologiques qui peuvent être utilisés pour contourner les mécanismes naturels de régulation et de transmission des gènes. Ils rendent le génome accessible à des modifications de manière nouvelle et beaucoup plus profonde. Les modifications génétiques qui en résultent diffèrent généralement de manière significative de celles des mutations « spontanées » ou « aléatoires ».

En outre, dans de nombreux cas, les nouvelles techniques génomiques entraînent également des effets spécifiques non intentionnels et indésirables. Citons par exemple l’insertion involontaire de gènes supplémentaires et les modifications du génome au mauvais endroit.

De plus, la nouvelle technologie est souvent associée aux « anciennes » méthodes de génie génétique, telles que le « canon à gènes ». Elles sont utilisées pour insérer les « ciseaux génétiques » dans le génome de l’organisme cible, ce qui entraîne une multitude de risques supplémentaires.

Par ailleurs elle pose des défis majeurs en matière d’évaluation des risques environnementaux, par exemple les changements dans la composition des plantes, qui peuvent avoir un impact sur la chaîne alimentaire ou sur l’interaction et la communication avec l’environnement. Les organismes génétiquement manipulés qui peuvent persister et se reproduire dans l’environnement constituent un autre risque de haut niveau.

Nos exemples montrent que les caractéristiques génétiques et biologiques des organismes génétiquement manipulés doivent être examinées de manière approfondie au cas par cas, en tenant compte des techniques spécifiques utilisées avant qu’une décision sur leur sécurité puisse être prise. Même de minuscules interventions dans la composition génétique peuvent avoir des effets considérables (Source).

Organisation du génome et régulation des gènes

Jusqu’à présent, on supposait que les mutations se produisaient de manière aléatoire dans le génome et que seule la sélection naturelle déterminait quelles modifications s’établissaient. Cependant, des recherches récentes montrent que l’émergence de nouvelles mutations n’est pas complètement aléatoire mais influencée par la régulation des gènes et l’organisation du génome. La plante modèle Arabidopsis, ainsi que des bactéries, des levures et des mammifères, ont tous été utilisés pour plusieurs expériences scientifiques sur les mécanismes de l’hérédité, la régulation des gènes et l’organisation du génome. Il est ainsi devenu évident qu’il existe plusieurs mécanismes naturels permettant de protéger des régions génomiques importantes contre de trop nombreuses modifications.

La régulation des gènes et l’organisation du génome peuvent utiliser ces mécanismes pour accomplir deux fonctions essentielles : d’une part, le changement continu et (si nécessaire) l’adaptation rapide aux nouvelles conditions environnementales, et d’autre part, l’héritage stable, qui est une condition préalable à la survie d’une espèce. L’évolution dépend de l’équilibre entre le chaos et l’ordre, le changement et la stabilité. Dans ce contexte, la régulation des gènes et l’organisation du génome agissent comme des « barrières de sécurité flexibles » de la nature.

La nouvelle génétique est conçue pour neutraliser ces « barrières de sécurité » dans les cellules. En raison des procédés techniques utilisés pour produire des nouveaux organismes génétiquement modifiés, les modèles de changement génétique (génotypes), ainsi que les caractéristiques ou traits biologiques (phénotypes) et les risques associés, peuvent être très différents des changements établis par l’Evolution. Par conséquent, un examen détaillé des risques liés à la dissémination des nouveaux organismes génétiquement modifiés et à leur utilisation dans la production alimentaire doit être rendu obligatoire.

Les risques affectant les écosystèmes, l’agriculture et la production alimentaire sont nombreux et variés. Par exemple, les changements dans la composition des plantes peuvent avoir un impact sur les animaux sauvages tels que les mammifères, les oiseaux ou les insectes et leurs chaines alimentaires. Les changements dans la composition des plantes peuvent également avoir un impact sur l’interaction et la communication des plantes avec l’environnement. Ces risques peuvent affecter, par exemple, les insectes (tels que les pollinisateurs et les espèces utiles), les organismes symbiotiques (tels que les micro-organismes associés) ou les « ennemis » des plantes (tels que les insectes nuisibles). Il existe d’autres risques spécifiques liés aux nouveaux organismes génétiquement modifiés qui peuvent se propager dans l’environnement. En raison de la diversité et de la complexité des interactions avec l’environnement, il peut également y avoir des effets de « nouvelle génération », tel que le caractère invasif, qui n’ont pas été observés pour les organismes développés en laboratoire.

Sans une réglementation stricte et une analyse de risques approfondie des nouveaux organismes génétiquement modifiés, on peut s’attendre à la dissémination incontrôlée, en peu de temps, d’un grand nombre d’organismes présentant des caractéristiques qui ne se sont pas développées progressivement au cours de l’Evolution. Il en résulterait une forte probabilité de dommages pour les écosystèmes, la biodiversité, l’agriculture, la sylviculture et la production alimentaire.

Une petite intervention aux conséquences immenses

Si les organismes génétiquement manipulés sont capables de survivre et de se reproduire dans l’environnement, certains d’entre eux réussiront à se répandre comme des « extraterrestres » dans les populations naturelles. Ce processus peut ne pas être immédiatement évident ou visible de l’extérieur. Cependant, lorsque le problème sera manifeste, il sera peut-être trop tard. Le génie génétique peut donc mettre en danger la préservation des espèces naturelles.

Un exemple : un gène chez la mouche à fruits (Drosophila melanogaster) a été manipulé à l’aide des ciseaux génétiques CRISPR/Cas pour le rendre similaire à celui que l’on trouve chez les papillons monarques (Danaus plexippus) devenus naturellement résistants aux toxines de certaines plantes. En changeant seulement quatre paires de bases de l’ADN au total, la mouche à fruits est devenue résistante à ces mêmes toxines. Par conséquent, les mouches peuvent absorber les toxines et devenir toxiques pour leurs prédateurs. La dissémination massive de ces mouches pourrait avoir de graves conséquences sur la chaîne alimentaire et les écosystèmes.

Cet exemple montre que des modifications mineures apportées à un seul gène peuvent avoir des répercussions significatives sur la nature, même si aucun gène supplémentaire n’est inséré dans le génome.

Si ces organismes ne sont pas strictement réglementés par la législation européenne (Directive 2001/18), ils peuvent s’échapper dans l’environnement sans être remarqués ; c’est ainsi que le génie génétique devient une menace pour la protection des espèces.

Année de publication : 2020
Plus d’information : Karageorgi et al. (2019) Genome editing retraces the evolution of toxin resistance in the monarch butterfly, Nature

Les erreurs des ciseaux génétiques ne sont découvertes que des années plus tard…

L’utilisation des ciseaux génétiques n’est pas aussi simple qu’on le dit souvent. Une partie du problème est que les ciseaux génétiques doivent être produits dans la cellule avant de pouvoir être activés. Dans un premier temps, l’ADN pour les ciseaux génétiques est généralement introduit dans les cellules des plantes et des animaux, souvent à l’aide de moyens supplémentaires tels que des gènes provenant de bactéries. Ce processus aboutit souvent à l’insertion involontaire de gènes supplémentaires dans le génome de ces plantes et animaux. Les conséquences possibles sont nombreuses, par exemple des substances dangereuses et problématiques peuvent être formées dans les organismes. Les plantes et les animaux peuvent également devenir plus sensibles aux maladies si des défauts génétiques sont causés.

Les erreurs commises lors de l’utilisation de ciseaux génétiques peuvent être facilement mises de côté si l’on ne tient pas compte de la complexité réelle des procédures. C’est le cas des bovins qui ont été génétiquement modifiés en 2015/2016 pour ne pas qu’ils aient de cornes. Ce n’est qu’en 2019 que les scientifiques ont découvert que du matériel génétique des bactéries utilisées dans le processus avait également été introduit dans le matériel génétique du bétail. Ils ont, entre autres, trouvé des fragments d’ADN complets capables de conférer une résistance aux antibiotiques dans les génomes. Si les bovins génétiquement modifiés sont utilisés pour la reproduction comme prévu, les gènes indésirables peuvent se propager rapidement dans les troupeaux laitiers.

Cet exemple montre que si des méthodes de génie génétique sont utilisées pour manipuler les plantes ou les animaux en agriculture, tous les organismes qui en résultent doivent être examinés en détail. Dans le cas contraire, on peut facilement ne pas se rendre compte des modifications involontaires du génome. L’utilisation du génie génétique ne doit pas entraîner la propagation de maladies animales ni mettre en danger nos sources d’alimentation.

Année de publication : 2020
Plus d’information : Norris et al. (2020) Template plasmid integration in germline genome-edited cattle, Nature Biotechnology

Un vœu pour la production industrielle d’aliments, un cauchemar pour les porcs…

De nouvelles techniques de génie génétique, telles que les ciseaux génétiques CRISPR/Cas, sont utilisées pour créer, par exemple, des animaux de ferme à croissance musculaire accrue. Cependant, l’utilisation de ciseaux génétiques est souvent problématique chez les bovins et les porcs : des cellules individuelles sont souvent prélevées de la peau, puis génétiquement modifiées avec CRISPR/Cas et ensuite converties en cellules embryonnaires par des procédés de clonage, comme celles utilisées pour la brebis Dolly. Il en résulte des problèmes non seulement au niveau des gènes modifiés, mais aussi au niveau de la régulation des gènes qui est particulièrement perturbée par le processus de clonage. De nombreux animaux naissent malades et meurent peu après leur naissance.

Un projet particulier poursuivi par les scientifiques consiste à utiliser des techniques de génie génétique pour produire des animaux dits « doublement musclé ». Dans le cadre de diverses expériences menées sur des porcs, des vaches, des moutons et des chèvres, on a tenté de désactiver le gène de la myostatine (MSTN) qui contrôle la croissance musculaire. En conséquence, les cellules musculaires devraient se multiplier à un rythme non naturel. Cependant, cela peut causer des problèmes de santé animale considérables : des expériences menées en Chine montrent que seuls huit porcelets sur 900 embryons génétiquement modifiés ont survécu avec les modifications génétiques souhaitées. Beaucoup sont également morts au cours des premiers mois. Les porcelets ont souffert de problèmes de santé tels que l’épaississement de la langue. Après de nombreuses autres tentatives, des spécimens apparemment sains sont nés. Cependant, il est difficile de se prononcer sur leur état de santé réel car ils ont été abattus précocement pour des recherches plus poussées.

Cet exemple montre que l’édition du génome chez les animaux d’élevage n’est en aucun cas sans effets secondaires et est souvent associée à la souffrance des animaux. La consommation d’aliments dérivés de ces animaux peut également présenter des risques.

Année de publication : 2020
Plus d’information : Wang K., et al. (2016) Efficient Generation of Orthologous Point Mutations in Pigs

L’intervention dans la « lignée germinale » de la diversité naturelle…

Les nouvelles techniques de génie génétique peuvent également être utilisées pour modifier les populations naturelles. Le forçage génétique a été mis au point pour modifier, décimer ou même exterminer des populations naturelles, par exemple des parasites. La caractéristique essentielle du forçage génétique est qu’il peut contourner les règles de l’hérédité naturelle. Les gènes insérés peuvent se propager plus rapidement dans une population que ce ne serait naturellement le cas. Les ciseaux génétiques CRISPR/Cas sont l’un des principaux outils utilisés à cette fin : le matériel génétique des ciseaux génétiques est fermement ancré dans le génome de l’organisme manipulé et est copié à maintes reprises dans les générations suivantes. Tous les descendants seront porteurs du gène supplémentaire, alors qu’en conditions naturelles, il ne s’agirait en moyenne que de la moitié des descendants de chaque génération.

La technologie est destinée à être utilisée sur, par exemple, les mouches des fruits considérées comme des parasites en agriculture, les moustiques qui peuvent transmettre des maladies et les rongeurs nuisibles. Elle pourrait également être utilisée pour lutter contre les espèces ou les plantes invasives considérées comme des mauvaises herbes. Le problème est qu’une fois libérés, il n’est guère possible d’arrêter l’expérience. Même si des dommages sont causés à l’homme et à l’environnement, il n’existe souvent aucune méthode efficace pour éliminer les organismes génétiquement manipulés de l’environnement. Les conséquences à long terme ne peuvent être estimées de manière fiable. La caractérisation technique des organismes génétiquement manipulés, ou même les expériences en laboratoire, sont insuffisantes pour estimer tous les risques pertinents qui peuvent survenir dans les générations futures et en interaction avec l’environnement. Du point de vue du principe de précaution, la libération incontrôlable de ces organismes n’est donc pas acceptable.

Cet exemple montre que les disséminations d’organismes génétiquement manipulés dont la propagation ne peut être contrôlée, ne doivent pas être autorisées.

Il n’existe aucun moyen d’estimer de manière fiable les conséquences à long terme de leur dissémination. Si le contrôle échoue, les écosystèmes peuvent être gravement endommagés et l’extinction d’une espèce accélérée. Le risque est également considérable pour l’homme si, par exemple, de nouvelles maladies devaient être transmises.

Année de publication : 2020
Plus d’information : Gantz V.M. & Bier E. (2015) The mutagenic chain reaction: A method for converting heterozygous to homozygous mutations.
Vidéo sur moustiques

Des empreintes spécifiques de modification génétique…

Avant que de nouvelles méthodes de « mutations dirigées » telles que celles utilisant des ciseaux génétiques CRISPR/Cas ne soient appliquées, les anciennes méthodes de génie génétique (transgénèse) sont souvent utilisées en amont pour introduire les ciseaux génétiques dans le matériel génétique de l’organisme cible. Cela peut déclencher des modifications spécifiques non désirées. De plus, le schéma de modification génétique provoqué par les nouvelles méthodes est souvent unique et ne peut pas être réalisé avec la sélection conventionnelle. Cela vaut également pour les cas où aucun gène supplémentaire n’est inséré dans le génome.

Des scientifiques travaillant pour la société américaine Calyxt ont ciblé un groupe de protéines de gluten (gliadines) dans le blé qui seraient à l’origine de maladies intestinales inflammatoires (maladie coeliaque). Ces gènes font partie d’une grande famille de gènes qui sont présents dans ce qu’on appelle des groupes de gènes (c’est-à-dire en plusieurs copies) à différents endroits du génome. Jusqu’à présent, la sélection conventionnelle n’a pas permis de réduire le grand nombre de gènes et de copies de gènes. Avec l’aide des ciseaux génétiques CRISPR/Cas, les scientifiques ont réussi pour la première fois en 2018 à « désactiver » un grand nombre de ces gènes : 35 des 45 gènes qui produisent des gliadines ont été « désactivés ». Le résultat est un modèle unique de modification génétique du blé. Cependant, cela peut également déclencher des propriétés biologiques non voulues, par exemple des changements des composants. C’est pourquoi ces plantes doivent être examinées en détail pour déterminer les risques, même si aucun gène supplémentaire n’a été inséré pour obtenir cette nouvelle combinaison de gènes.

La modification des plantes s’est faite en plusieurs étapes : tout d’abord, des plants de blé transgéniques ont été produits en utilisant des méthodes de génie génétique plus anciennes (c’est-à-dire le « canon à gènes »). La raison : la protéine (enzyme) des ciseaux génétiques doit d’abord être incorporée dans les plantes. Pour cela, un gène bactérien pour la formation de l’enzyme doit être inséré dans le génome des plantes. Ce n’est qu’à la seconde étape que la nouvelle méthode de génie génétique (c’est-à-dire l’édition du génome) est utilisée pour « couper » les gènes respectifs de manière à ce qu’ils perdent leur fonction. Ce processus en deux étapes est typique des applications de ciseaux génétiques, qui doivent toujours être introduits dans les cellules avant de devenir actifs. De telles procédures ont été appliquées à presque toutes les plantes génétiquement manipulées qui sont jusqu’à présent enregistrées ou approuvées pour la culture aux États-Unis. Une conséquence : les composants des transgènes (y compris ceux des bactéries) sont également présents dans les plantes, que les scientifiques tentent d’éliminer à un stade ultérieur de la sélection. En outre, la méthode du « canon à gènes », couramment utilisée dans le génie génétique « ancien », déclenche souvent toute une série d’autres changements indésirables dans le génome. De nouvelles substances peuvent apparaître qui ne sont pas prévues et qui sont difficiles à découvrir.

Cet exemple montre que (1) Les plantes qui sont modifiées à l’aide des nouvelles techniques de génie génétique doivent être examinées avec soin pour détecter les modifications indésirables. Toutes les étapes du processus doivent être incluses (y compris transgénèse en amont du processus ciblé). (2) En outre, les plantes modifiées présentent souvent des combinaisons de gènes et des propriétés qui sont difficiles ou impossibles à obtenir avec la sélection conventionnelle. Les risques pour l’homme et l’environnement doivent être examinés avec soin.

Année de publication : 2020
Plus d’information : Sanchez-Leon et al. (2018) Low-gluten, nontransgenic wheat engineered with CRISPR/Cas9. Plant Biotechnology Journal
vidéos « what is (not) genetic engineering »

Risque de propagation incontrôlée négligé pendant plus de 20 ans…

On prétend souvent que l’utilisation de plantes génétiquement manipulées a jusqu’à présent prouvé que la technologie est sûre. Or, ce n’est pas le cas. De nombreux risques n’ont pas été examinés en détail. Et même si toutes les préoccupations ne se sont pas encore manifestées, il existe suffisamment d’exemples qui ont mal tourné et ont été négligés pendant longtemps.

Risque de propagation incontrôlée des plantes manipulées pour tolérer le Glyphosate.

L’un de ces exemples a eu des conséquences considérables pour l’environnement et l’agriculture : les plantes génétiquement manipulées pour tolérer glyphosate sont cultivées commercialement depuis plus de 20 ans. D’ailleurs, chez les plantes la résistance au glyphosate est la modification la plus courante obtenue par génie génétique. Un gène pour la formation d’une enzyme supplémentaire a été inséré dans les génomes de ces plantes. Ce gène est également présent à l’état naturel dans les plantes, mais il n’est pas suffisant sous sa forme naturelle pour les protéger contre l’herbicide. La plupart des plantes génétiquement manipulées cultivées en Argentine, au Brésil et aux États-Unis (soja, maïs, coton, betterave à sucre et colza) ont été modifiées dans leur composition génétique pour contenir certaines autres variantes de ces enzymes EPSPS (5-énolpyruvylshikimate-3-phosphate (EPSP) synthétase).

Selon les résultats de recherches publiés en 2018 par des scientifiques chinois qui ont étudié un type d’arabette de Thalius souvent utilisé comme plante modèle, les enzymes supplémentaires formées dans les plantes non seulement rendent les plantes tolérantes au glyphosate, mais elles affectent également le métabolisme des plantes qui contrôle la croissance et la fertilité. Cela peut conduire à ce que la progéniture de la plante forme plus de graines et soit plus résistante au stress environnemental. Comme cause possible des effets observés, les chercheurs citent les interactions avec l’hormone végétale naturelle auxine. Cette hormone végétale régule la croissance, la fertilité et l’adaptation au stress environnemental.

Cette découverte remet en question les hypothèses précédentes d’évaluation des risques concernant une éventuelle propagation incontrôlée : si les plantes génétiquement manipulées se croisent avec des populations naturelles, leurs descendants ont un net avantage de survie et peuvent se propager beaucoup plus rapidement qu’on ne le pensait. Les nouvelles études montrent que ce risque environnemental dépend du gène inséré (et de l’enzyme formée) et non, comme on le supposait auparavant, de la seule utilisation du glyphosate. Des conditions de stress telles que la chaleur et la sécheresse peuvent encore intensifier l’effet.

Des études antérieures avaient déjà démontré que ces plantes transgéniques avaient un potentiel de propagation étonnamment élevé. Néanmoins, l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) et l’industrie biotechnologique ont toujours affirmé que l’enzyme EPSPS supplémentaire n’offrirait aucun avantage en terme de survie pour les plantes si elles n’étaient pas traitées en plus avec du glyphosate. Cependant, les nouvelles recherches menées en Chine montrent que les gènes qui sont incorporés en plus dans les plantes ainsi manipulées peuvent augmenter le risque de leur propagation dans l’environnement, même si le glyphosate n’est pas utilisé. En conséquence, les plantes génétiquement manipulées pourraient devenir invasives et remplacer les espèces naturelles à long terme.

Adaptation rapide des adventices traités au Glyphosate.

D’autres aspects sont importants pour l’agriculture. Certains types d’adventices s’adaptent avec succès à l’utilisation du glyphosate : elles peuvent augmenter l’activité des segments de gènes concernés et, à leur tour, de manière quasi naturelle, augmenter l’effet de leurs enzymes EPSPS. Les descendants des mauvaises herbes sont alors également protégés contre l’utilisation de l’herbicide. Les nouveaux résultats de recherche suggèrent que ces mauvaises herbes peuvent également atteindre une meilleure aptitude biologique. La culture à grande échelle de plantes génétiquement manipulées peut donc entraîner la création de plus en plus d’adventices grâce à ces mécanismes d’adaptation. Dans les pays où sont cultivées les plantes génétiquement modifiées tolérantes au glyphosate, les mauvaises herbes tolérantes aux herbicides se propagent en fait beaucoup plus rapidement que prévu.

Cet exemple montre que si des organismes génétiquement manipulés sont libérés, les dommages causés à l’environnement peuvent rester longtemps non détectés. L’évaluation actuelle des risques n’est pas suffisante pour garantir la sécurité des plantes manipulées génétiquement.

Année de publication : 2020
Plus d’information: Fang, J. Et al. (2018) Overexpressing Exogenous […] (EPSPS) […] Front. Plant S
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