Une pomme de terre faite avec l'édition de gènes

Dan Voytas est phytogénéticien à l'Université du Minnesota. Mais deux jours par semaine, il arrête d'étudier les fondamentaux de l'ingénierie de l'ADN et se dirige vers une entreprise voisine appelée Cellectis Plant Sciences, où il les applique.

Plants de pommes de terre en croissance chez Cellectis, société de génie génétique.

Sa dernière création, décrite dans un journal des plantes ce mois-ci, est une pomme de terre Ranger Russet qui n'accumule pas de sucres sucrés à des températures de stockage à froid typiques. Cela le laissera durer plus longtemps et, une fois frit, il ne produira pas autant d'acrylamide, un cancérogène présumé.

Ce qui est différent avec la pomme de terre, c'est qu'elle a été cultivée à l'aide de l'édition de gènes, un nouveau type de technique pour modifier l'ADN qui, selon les phytologues, sera révolutionnaire pour sa simplicité et sa puissance. La technologie pourrait également être un moyen de concevoir des plantes qui évitent la stigmatisation et les réglementations normalement associées aux organismes génétiquement modifiés (OGM).

Dans le cas du Ranger Russet, la technique d'édition de gènes de Voytas, connue sous le nom de TALEN, n'a laissé aucune trace autre que quelques lettres d'ADN supprimées. La modification a désactivé un seul gène qui transforme le saccharose en glucose et en fructose. Sans cela, pense Voytas, les pommes de terre peuvent être conservées beaucoup plus longtemps sans perte de qualité.

La pomme de terre est un prototype de ce que les spécialistes des plantes disent être une nouvelle génération de plantes génétiquement modifiées qui arrive rapidement. Avec l'édition de gènes, les petites entreprises pensent qu'elles peuvent développer très rapidement de nouvelles cultures pour une fraction du coût habituel, même dans des espèces jusqu'à présent pour la plupart épargnées par la biotechnologie, comme les avocats, le sorgho et les fleurs décoratives.

La plupart des cultures génétiquement modifiées qui ont été cultivées commercialement jusqu'à présent incorporent des gènes de bactéries pour les faire produire des insecticides ou résister aux désherbants. L'opposition du public et les exigences réglementaires rendent le développement de ces plantes transgéniques coûteux. C'est pourquoi presque toutes les plantes biotechnologiques sont des cultures lucratives sur de grandes superficies comme le soja, le maïs et le coton et ne sont vendues que par quelques grandes entreprises, comme Monsanto et DuPont.

En août, le département américain de l'Agriculture dit à Cellectis que contrairement aux plantes transgéniques, sa pomme de terre ne serait pas réglementée. Cela signifie qu'au lieu d'être cultivé dans des parcelles d'essai clôturées et de générer dossier sur dossier de données de sécurité, le Ranger Russet peut être rapidement mis sur le marché. Il y a deux ans, l'agence est parvenue à une conclusion similaire lorsqu'elle a envisagé un plant de maïs modifié par ADN développé par Dow AgroSciences, bien qu'il ne soit pas encore vendu.

Dan Voytas

Les scientifiques disent que des produits comme la pomme de terre ne sont que le début des techniques d'édition de gènes chez les plantes. Les mêmes technologies vont permettre une ingénierie beaucoup plus sophistiquée, y compris la manipulation de la photosynthèse pour faire pousser les plantes plus rapidement et produire plus de nourriture. C'est une énorme opportunité, une opportunité insondable, déclare Martin Spalding, chercheur sur les plantes à l'Iowa State University.

Pour l'instant, les techniques sont utilisées pour modifier les plantes de manière plus modeste. La première vague de cette technologie ne fait que supprimer quelques paires de bases, explique Yinong Yang, professeur de phytopathologie à la Penn State University, faisant référence aux combinaisons de lettres d'ADN - A, G, C et T - qui composent un génome . En supprimant le bon gène, comme les chercheurs l'ont fait avec la pomme de terre, il est possible de donner à une plante quelques propriétés précieuses.

La prochaine étape, dit Yang, sera de changer les lettres d'ADN des gènes végétaux, en échangeant la version d'un gène d'une plante contre celle d'une autre connue pour offrir, par exemple, une résistance aux maladies. Yang dit qu'il existe une forme de riz résistante à la brûlure qui ne diffère des espèces commerciales que par quelques lettres d'ADN. Je pourrais simplement changer cela en résistance, dit-il. C'est comme la thérapie génique chez l'homme. Il dit qu'il négocie actuellement un contrat pour produire le riz génétiquement modifié.

Quant à Voytas, ce n'est pas la première fois qu'il se lance dans l'édition génétique de plantes. Il y a dix ans, il a lancé une entreprise appelée Phytodyne basée sur une technologie antérieure, appelée nucléases à doigts de zinc, mais elle s'est repliée après que Dow AgroSciences ait payé plus de 50 millions de dollars pour les droits exclusifs d'utilisation de ce type d'édition de gènes dans les plantes.

Voytas s'est associé à la société française de biotechnologie Cellectis en 2010 après que celle-ci lui ait proposé de l'installer en tant que chef scientifique d'une nouvelle division d'ingénierie végétale. Mais les efforts initiaux se sont heurtés à des difficultés lorsqu'un autre système d'édition de gènes, les méganucléases, s'est avéré difficile à utiliser et a également été bloqué par des litiges en matière de brevets.

Finalement, Voytas est retourné au laboratoire et a inventé une nouvelle façon de modifier les gènes, en utilisant des protéines spécialement conçues appelées TALEN. Cette technologie a été utilisée pour fabriquer la pomme de terre de Cellectis, ainsi qu'un soja avec une huile améliorée. Depuis, Voytas et Cellectis ont également travaillé avec une technique plus récente, appelée CRISPR (voir Chirurgie du génome ).

Voytas dit que la pomme de terre n'a pris qu'environ un an à créer. Si vous le faisiez via l'élevage, cela prendrait cinq à 10 ans, dit-il.

Au total, explique Luc Mathis, PDG de Cellectis Plant Sciences, développer la pomme de terre coûte un dixième de ce qu'il faut pour créer et mettre sur le marché une plante transgénique, comme le maïs ou le soja. Nous aurons encore besoin de générer des données, mais ce ne sera pas un processus énorme, explique Mathis, qui continue de rencontrer les régulateurs pour déterminer quelles étapes restent avant que la pomme de terre puisse être vendue.

Cellectis procédera aux semis préliminaires dès l'arrivée des beaux jours dans le Minnesota. Les premières récoltes détermineront si les pommes de terre présentent les avantages commerciaux observés dans les tests en serre. Il faut vérifier qu'on peut conserver la pomme de terre au froid, dit Mathis. Une fois que nous avons la preuve de concept commerciale, nous pouvons discuter avec les agriculteurs du niveau d'intérêt.

Kevin Folta, professeur de sciences horticoles à l'Université de Floride, a déclaré qu'environ 50 experts, dont des scientifiques et des avocats, se sont rencontrés en Arizona plus tôt cette année pour discuter de l'édition de gènes et de la manière d'orchestrer l'approche de l'industrie vis-à-vis des régulateurs aux États-Unis et à l'étranger. Quiconque travaille dans n'importe quel type d'ingénierie végétale poursuit vigoureusement ces technologies, en particulier avec des cultures qui ont des génomes complexes ou que vous ne pouvez pas reproduire facilement, dit-il. Il y a beaucoup de plantes qui ont besoin de solutions. Il dit que l'édition de gènes permettra aux agrumes d'être modifiés d'une manière qui prendrait 150 ans avec la sélection conventionnelle.

Folta dit que les opposants aux OGM n'ont pas été inclus dans la réunion de planification. Inviter des personnes qui voient les choses de manière non scientifique obstruerait la discussion, dit-il. Il n'y a pas de technologie dont ils sont satisfaits.

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