Il ne serait pas exagéré de dire que les organismes génétiquement modifiés constituent “la capacité la plus importante que les êtres humains ont acquise au cours de près de 150 ans d’études génétiques.”
Avec les études de Gregor Mendel (1822-1884), nous avons commencé à découvrir que les caractéristiques des êtres vivants étaient codées dans leurs gènes il y a environ 150 ans.
L’humanité sait depuis très longtemps que les caractères se transmettent des parents à leur descendance et met cette connaissance en pratique. La sélection de reproducteurs, en agriculture comme dans l’élevage de chiens ou de chevaux, est utilisée depuis plus de 10 000 ans. Le croisement est une autre méthode employée chez les plantes et les animaux pour obtenir une descendance présentant les caractères souhaités.
Même avant de connaître l’ADN et les mécanismes en jeu, les êtres humains cherchaient à développer des organismes possédant les caractères souhaités.
La sélection de reproducteurs et le croisement reposent sur la capacité des organismes concernés à se reproduire entre eux. Le croisement de deux variétés de blé, par exemple, est simple et permet de transmettre les caractères souhaités au fil des générations.
Cependant, comme dans l’accouplement des chevaux et des ânes, malgré la naissance d’un “mulet” doté de la force d’un cheval et de l’endurance d’un âne, la stérilité du mulet signifie que la force et la robustesse ne peuvent pas perdurer pendant des générations dans un seul être vivant.
Il n’est pas possible, en revanche, de transmettre la force d’un cheval à une race bovine par croisement. La sélection de reproducteurs et le croisement sont donc des méthodes valables tant que les parents appartiennent à la même espèce.
La sélection de reproducteurs et le croisement ne garantissent toutefois pas que la descendance possédera les caractères souhaités : le résultat dépend des probabilités. Ces méthodes naturelles peuvent transmettre des caractères indésirables en même temps que les caractères recherchés.
Au cours du XXe siècle, les progrès scientifiques et technologiques ont donné une nouvelle dimension à l’introduction de caractères souhaités chez les organismes. Après 1946, les êtres humains ont acquis la capacité de recourir au génie génétique.
Le génie génétique peut être défini simplement comme la modification d’un caractère d’un organisme en intervenant sur sa structure génétique. Contrairement à la sélection de reproducteurs et au croisement naturels, il permet de transférer des caractères souhaités entre différentes espèces.
Après cette introduction, il est nécessaire de définir quelques concepts afin d’expliquer le sujet en détail et d’éviter d’éventuelles confusions de sens;
Concepts Génétiques
Génétique: C’est la science qui examine les caractères des êtres vivants à l’échelle des gènes et du matériel héréditaire. Aussi appelée science de l’hérédité. Le matériel héréditaire est l’ADN (acide désoxyribonucléique) et l’ARN (acide ribonucléique).
ADN: C’est la matière organique qui porte des informations sur tous les traits de caractère du vivant et sur tout le fonctionnement de l’organisme. Les informations sur toutes les caractéristiques fonctionnelles et structurelles de l’organisme sont disponibles dans l’ADN.
Si nous devions faire une analogie; nous pouvons comparer l’ADN au texte d’un livre.
Les lettres de l’ADN sont appelées “nucléotides” et il n’y a que 4 lettres dans son alphabet (Adénine, Thymine, Guanine et Cytosine). Tous les mots de l’ADN sont composés de 3 lettres. Trois lettres se réunissent pour former des mots significatifs; Ces mots d’ADN sont appelés “codons.”
Structure de l’ADN
Le chromosome correspond au livre lui-même. Dans cette analogie, il représente un ouvrage complet, constitué du texte (l’ADN), auquel sont ajoutés un avant-propos, une table des matières, une bibliographie et une couverture.
La bibliothèque génétique, ou génome, d’une personne comprend 46 livres (chromosomes) : 23 sont hérités de la mère et 23 du père. Chacun des 23 livres d’un même ensemble porte sur un domaine différent.
Par exemple, on peut imaginer 23 livres différents, un écrit dans le domaine de la physique, un en géométrie et un en sociologie. Dans le domaine de la physique, un livre du père, un livre de la mère; dans le domaine de la sociologie, on peut imaginer qu’un livre soit reçu de la mère et un autre du père.
C’est pourquoi on dit que “l’homme possède 23 paires de chromosomes.” Cependant, bien que les domaines et les titres des livres empruntés à la mère et au père soient les mêmes, le contenu des sujets peut être différent.
Par exemple, la couleur des yeux, l’exemple le plus connu, est un sujet du livre 15 (Chromosome 15). Cependant, le contenu de la couleur des yeux peut être différent dans le livre pris à la mère et différent dans celui pris au père.
La bibliothèque génétique de la descendance contient les deux versions de l’information sur la couleur des yeux héritées des parents ; la version la plus dominante se reflète dans son apparence physique.
Les gènes sont les différents sujets traités dans les livres. Ils contiennent les informations détaillées relatives à un sujet. Un être humain possède entre 20 000 et 30 000 gènes.
Certains gènes sont constitués de quelques centaines de nucléotides (lettres), tandis que d’autres sont constitués de millions de nucléotides. Le nombre de gènes (sujets) contenus dans les chromosomes (livres) est différent les uns des autres.
L’ARN est le papier carbone utilisé pour copier l’ADN. L’ARN possède également un alphabet de 4 lettres, mais contrairement à l’ADN, il comporte la « lettre » uracile au lieu de Thymine. C’est pourquoi lors de la copie, il y a de l’uracile dans l’ARN par rapport à la lettre qui est de la thymine dans l’ADN (par exemple, le codon qui est “ATA” dans l’ADN est exprimé par “AUA” dans l’ARN).
Les chromosomes sont situés dans le noyau au centre de chaque cellule. Par exemple, lorsqu’une protéine doit être produite dans la cellule, la partie pertinente de l’ADN est copiée et de l’ARN est formé. L’ARN va aux ribosomes et transfère toutes les informations sur la production de cette protéine au ribosome.
Gène: Le morceau d’ADN qui peut exprimer à lui seul un trait de caractère ou une action s’appelle un gène.
Modification Génétique: C’est la modification d’un trait ou d’un caractère dans un organisme en altérant ou en faisant taire ses gènes. Dans ce contexte, le gène de l’être vivant peut être modifié, amélioré, réduit au silence ou un gène prélevé sur un autre être vivant ou produit artificiellement peut être inséré dans le génome de l’être vivant.
Technologie de l’ADN recombinant: Il s’agit de la modification d’un être vivant en combinant des gènes de différents êtres vivants.
Pour reprendre l’analogie précédente, imaginons une plante cultivée dans un champ. Comme tout organisme, elle possède des livres, les chromosomes, qui portent son information génétique. Imaginons qu’un gène absent de ses chromosomes lui soit transféré à partir d’une bactérie.
Supposons que cette bactérie puisse produire une toxine contre les insectes. Si le gène responsable est copié puis ajouté au chromosome de la plante, celle-ci peut acquérir la capacité de produire cette toxine.
Par conséquent, dans cet exemple, la culture de plein champ est rendue résistante aux insectes grâce à la technologie de l’ADN recombinant.
Organismes Génétiquement Modifiés (OGM): Est le nom donné aux êtres vivants dont la structure génétique a été modifiée. Il est généralement utilisé comme abréviation OGM. Son nom anglais est Genetically Modified Organisms (GMOs).
Plante Transgénique: Plantes dont la structure génétique a été modifiée.
Animal Transgénique: Animaux dont la structure génétique a été modifiée.
Microorganismes Transgéniques: Microorganismes dont la structure génétique a été modifiée.
Comment les organismes génétiquement modifiés sont-ils produits?
La production d’organismes génétiquement modifiés (OGM) est généralement un processus en 4 étapes. Ces processus sont;
1. Identification du gène,
2. La duplication ou la production artificielle du gène,
3. Insertion du gène dans la cellule et
4. Développement d’un être vivant avec un nouveau génome.
Tout d’abord, le gène responsable du trait caractéristique que l’on souhaite conférer à l’être vivant doit être identifié et isolé d’un autre être vivant ou construit artificiellement.
Le gène est ensuite combiné avec d’autres éléments génétiques, notamment une région promotrice et terminatrice et un marqueur sélectionnable.
Différentes techniques sont disponibles pour insérer ce gène obtenu dans le génome de la organisme receveur. Les bactéries peuvent être amenées à absorber de l’ADN étranger, généralement par choc thermique ou électroporation.
Chez les animaux, il est généralement inséré dans les cellules de l’animal par microinjection. L’injection peut se faire directement dans le noyau ou grâce à l’utilisation de vecteurs viraux.
Dans les plantes, le gène est inséré, généralement par recombinaison médiée par Agrobacterium, biolistique ou électroporation.
Puisque le gène en question est placé dans une seule cellule à ce stade, l’organisme doit être reproduit à partir de cette seule cellule. Chez les plantes, cela se fait grâce à la culture tissulaire. Chez l’animal, il faut s’assurer que le gène inséré est présent dans les cellules souches embryonnaires.
Au début de la modification génétique, le matériel génétique était inséré de manière aléatoire dans le génome de l’hôte. Cependant, au cours des 30 dernières années, des techniques de ciblage génétique et des techniques de localisation précise ont été développées.
Parmi ces techniques, TALEN et CRISPR sont les techniques les plus utilisées et chacune possède ses propres avantages. Les TALEN ont une spécificité de cible plus élevée, tandis que CRISPR est plus facile à concevoir et plus efficace.
Histoire des organismes génétiquement modifiés
Dans les années 40 et 50, avec la découverte de la manière dont les êtres humains modifiaient la structure génétique d’un être vivant, la voie à la transformation de ces études scientifiques en produits commerciaux a été ouverte.
En 1982, la FDA a approuvé la bactérie génétiquement modifiée Escherichia coli, capable de produire de grandes quantités d’insuline, pour fournir de l’insuline aux diabétiques. Ainsi, les OGM sont entrés pour la première fois dans nos vies.
La première plante génétiquement modifiée (plante transgénique) a été produite en 1983 à partir d’un plant de tabac résistant aux antibiotiques. Avec l’introduction du tabac résistant aux virus au début des années 1990, la Chine est devenue le premier pays à commercialiser un produit transgénique.
En 1986, en référence à la commercialisation des organismes génétiquement modifiés, les États-Unis ont pris la première mesure en matière de réglementation légale concernant les organismes génétiquement modifiés. À cet égard, en 1992, la FDA a déclaré que les aliments dérivés de plantes issues d’organismes génétiquement modifiés devaient répondre aux mêmes normes et exigences de sécurité que les aliments dérivés de plantes cultivées de manière conventionnelle.
En fait, les années 90 ont été celles où la commercialisation des produits transgéniques a explosé. En 1994, la tomate transgénique “FLAVR-SAVR” a été approuvée par la Food and Drug Administration (FDA) pour sa commercialisation aux États-Unis. Ces tomates génétiquement modifiées avaient la particularité de mûrir plus tard.
En 1996, un total de 35 autorisations avaient été accordées pour la culture commerciale de 8 cultures transgéniques présentant 8 caractères différents et une espèce d’œillet dans 6 pays et dans l’UE.
En 2003, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) et l’Organisation pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), affiliées aux Nations Unies, ont préparé des lignes directrices et des normes internationales pour déterminer la sécurité des aliments OGM.
En 2003, un animal (GloFish) a été génétiquement modifié et commercialisé pour la première fois.
En 2005, environ 13 % des courges cultivées aux États-Unis étaient des courges génétiquement modifiées pour les rendre résistantes aux trois virus.
Depuis 2011, les États-Unis sont en tête de liste en matière de production de produits génétiquement modifiés. Actuellement, il existe différents types d’aliments génétiquement modifiés tels que le coton, le soja, le canola, la pomme de terre, l’aubergine, la fraise, le maïs, la tomate, la laitue, le melon et la carotte sur les marchés mondiaux, dans la mesure permise par leurs propres réglementations légales.
Outre les aliments, il existe également des produits génétiquement modifiés tels que des médicaments, des aliments pour animaux, des fibres et des vaccins. Le premier animal génétiquement modifié approuvé pour une utilisation alimentaire a été le saumon AquAdvantage en 2015.
En 2016, les États-Unis ont adopté une loi exigeant l’étiquetage de certains aliments génétiquement modifiés et ont exigé que le terme “bio-ingénierie” soit utilisé sur l’étiquette des aliments OGM.
En 2017, des pommes issues d’organismes génétiquement modifiés ont été proposées à la vente aux États-Unis. L’ananas rose OGM a été introduit auprès des consommateurs américains en 2020.
État actuel des organismes génétiquement modifiés
Les bactéries sont les organismes les plus faciles à modifier génétiquement et sont sujettes à des modifications génétiques à différentes fins telles que la recherche, la production alimentaire, la purification industrielle des protéines (y compris les produits pharmaceutiques) et l’agriculture.
Les champignons sont des organismes qui subissent une modification génétique dans un but presque identique. Les virus jouent un rôle important en tant que vecteurs pour ajouter des informations génétiques à d’autres organismes. Les virus ont généralement une utilité importante en thérapie génique humaine.
La modification génétique est appliquée aux plantes à des fins de recherche scientifique, pour obtenir de nouvelles couleurs chez les plantes, pour produire des vaccins et améliorer les cultures. L’application la plus fondamentale de la modification des plantes consiste à établir une tolérance aux herbicides ou une résistance aux insectes. Cependant, comme dans l’exemple du “riz doré”, une intervention génétique peut être impliquée afin d’augmenter sa valeur nutritionnelle.
Les autres applications des plantes transgéniques comprennent la tolérance à la sécheresse et au froid, ainsi que leur utilisation comme bioréacteurs pour produire des substances biopharmaceutiques, des biocarburants ou des médicaments.
Les principaux pays producteurs de plantes transgéniques dans le monde sont les États-Unis, l’Argentine, le Brésil, le Canada, l’Inde et la République populaire de Chine. Aujourd’hui, les plantes transgéniques les plus cultivées sont le soja, le maïs, le coton et le colza.
Il est souvent beaucoup plus difficile de transformer génétiquement des animaux et la grande majorité en est encore au stade de la recherche. Les mammifères sont les meilleurs organismes modèles pour l’homme. Par conséquent, des mammifères génétiquement modifiés sont développés pour découvrir et développer de nouveaux traitements contre les principales maladies humaines.
Au-delà de la recherche, la modification génétique est appliquée en élevage pour améliorer des caractères économiquement importants, tels que la vitesse de croissance, la qualité de la viande, la composition du lait, la résistance aux maladies et la survie. Le génie génétique a également été proposé pour lutter contre les moustiques vecteurs de nombreuses maladies mortelles.
Bien que la thérapie génique humaine soit encore relativement nouvelle, des études sur la modification génétique chez l’homme sont en cours pour traiter des troubles génétiques tels qu’un déficit immunitaire combiné sévère et l’amaurose congénitale de Leber.
Aliments génétiquement modifiés
Un pourcentage important du canola produit aujourd’hui aux États-Unis est constitué d’OGM et est principalement utilisé pour produire de l’huile végétale. L’huile de canola est la troisième huile végétale la plus consommée au monde. La modification génétique du canola est appliquée pour assurer la résistance aux herbicides et améliorer la composition de l’huile.
En 2010, 86 % de la récolte de maïs cultivée aux États-Unis et au Canada et 32 % de la récolte mondiale de maïs en 2011 étaient OGM.
L’huile de coton est utilisée à la fois à la maison et dans l’industrie comme huile de salade et de cuisson. Environ 93 % de la récolte de coton américaine est constituée d’OGM.
95 % des betteraves sucrières produites aux États-Unis sont produites à partir de graines génétiquement modifiées. Les betteraves sucrières résistantes aux herbicides sont autorisées en Australie, au Canada, en Colombie, dans l’UE, au Japon, en Corée, au Mexique, en Nouvelle-Zélande, aux Philippines, dans la Fédération de Russie, à Singapour et aux États-Unis.
Références
Alberts, B., Hopkin, K., Johnson, A. D., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2023). Essential Cell Biology (6th ed.). W. W. Norton & Company.
National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. (2016). Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects. The National Academies Press.
Halil Ibrahim Akgul, Ph.D., is an Assistant Professor of Food Engineering at Bayburt University, where he works in the Division of Food Sciences within the Faculty of Engineering. He received his B.Sc. in Food Engineering from Akdeniz University in 2010, followed by an M.Sc. and a Ph.D. in Food Engineering from Atatürk University in 2015 and 2020, respectively. His formally recognised academic fields are Food Sciences and Engineering, Food Technologies, Dairy and Dairy Products Technology, and Food Microbiology.
Dr. Akgul has more than fifteen years of professional, research, and academic experience in food science. Between 2011 and 2013, he worked as the food engineer responsible for operations at the Pilot Dairy and Bread Factory of Atatürk University’s Directorate of Agricultural Enterprises. This industrial experience, combined with his subsequent academic research, gave him extensive practical and scientific knowledge of milk processing, dairy production, food quality, hygiene, and product development.
His research is primarily focused on milk and dairy products, dairy microbiology, starter cultures, lactic acid bacteria, exopolysaccharides, butter technology, and the physicochemical, microbiological, sensory, and nutritional properties of foods. His studies have examined the quality and fatty-acid composition of traditional butter, aroma formation in butter produced with different starter cultures, raw-milk quality, the characterisation and antioxidant activity of bacterial exopolysaccharides, traditional dairy products such as çökelek and karın kaymağı, colostrum powder, and the use of fruit-derived ingredients in ice cream production.
His academic record includes peer-reviewed research articles published in national and international journals, including Mljekarstvo, Acta Scientiarum Technology, the Journal of Food Safety and Food Quality, the International Journal of Food Engineering, the Atatürk University Journal of Agricultural Faculty, and ATA Food Journal. Four of the research articles currently listed in his university profile were published in SCI-Expanded-indexed journals. He has also contributed to twelve national and international conference papers and presentations covering dairy products, food microbiology, butter quality, fatty-acid composition, starter cultures, exopolysaccharide-producing bacteria, colostrum, traditional foods, and functional ice-cream formulations.
Dr. Akgul has participated as a researcher or adviser in eleven completed scientific and applied research projects. These projects have addressed the modernisation of pilot dairy-processing facilities; the production and quality characteristics of colostrum powder; the physicochemical and microbiological quality of butter and raw milk; the identification of exopolysaccharide-producing lactic acid bacteria; the development and production optimisation of starter cultures for mould-ripened cheese; the standardisation of traditional dairy products; and the use of sloe berry and persimmon fibre in ice-cream production.
His teaching experience spans undergraduate, associate-degree, and graduate education. The courses he has taught include Food Chemistry, Analytical Chemistry, General Chemistry, Organic Chemistry, Fermented Dairy Products Technology, Butter Production and Processing Technology, Healthy Living and Nutrition, Organic Agriculture and Food, Popular Science, Digital Literacy, and Information Technologies. Through these courses, he combines fundamental food chemistry and engineering principles with dairy technology, nutrition, scientific literacy, and the practical communication of scientific knowledge.
He is the founder and Editor-in-Chief of Gıda ve Sağlık, a multilingual digital publication devoted to food, nutrition, health, food chemistry, food microbiology, and culinary science. Through this platform, he draws upon his academic background, teaching experience, research activity, and practical knowledge of food production to present scientifically grounded information in a detailed and accessible form for an international readership.
Organismes génétiquement modifiés (OGM) ; définition, production et utilisations alimentaires
Il ne serait pas exagéré de dire que les organismes génétiquement modifiés constituent “la capacité la plus importante que les êtres humains ont acquise au cours de près de 150 ans d’études génétiques.”
Avec les études de Gregor Mendel (1822-1884), nous avons commencé à découvrir que les caractéristiques des êtres vivants étaient codées dans leurs gènes il y a environ 150 ans.
L’humanité sait depuis très longtemps que les caractères se transmettent des parents à leur descendance et met cette connaissance en pratique. La sélection de reproducteurs, en agriculture comme dans l’élevage de chiens ou de chevaux, est utilisée depuis plus de 10 000 ans. Le croisement est une autre méthode employée chez les plantes et les animaux pour obtenir une descendance présentant les caractères souhaités.
Même avant de connaître l’ADN et les mécanismes en jeu, les êtres humains cherchaient à développer des organismes possédant les caractères souhaités.
La sélection de reproducteurs et le croisement reposent sur la capacité des organismes concernés à se reproduire entre eux. Le croisement de deux variétés de blé, par exemple, est simple et permet de transmettre les caractères souhaités au fil des générations.
Cependant, comme dans l’accouplement des chevaux et des ânes, malgré la naissance d’un “mulet” doté de la force d’un cheval et de l’endurance d’un âne, la stérilité du mulet signifie que la force et la robustesse ne peuvent pas perdurer pendant des générations dans un seul être vivant.
Il n’est pas possible, en revanche, de transmettre la force d’un cheval à une race bovine par croisement. La sélection de reproducteurs et le croisement sont donc des méthodes valables tant que les parents appartiennent à la même espèce.
La sélection de reproducteurs et le croisement ne garantissent toutefois pas que la descendance possédera les caractères souhaités : le résultat dépend des probabilités. Ces méthodes naturelles peuvent transmettre des caractères indésirables en même temps que les caractères recherchés.
Au cours du XXe siècle, les progrès scientifiques et technologiques ont donné une nouvelle dimension à l’introduction de caractères souhaités chez les organismes. Après 1946, les êtres humains ont acquis la capacité de recourir au génie génétique.
Le génie génétique peut être défini simplement comme la modification d’un caractère d’un organisme en intervenant sur sa structure génétique. Contrairement à la sélection de reproducteurs et au croisement naturels, il permet de transférer des caractères souhaités entre différentes espèces.
Après cette introduction, il est nécessaire de définir quelques concepts afin d’expliquer le sujet en détail et d’éviter d’éventuelles confusions de sens;
Concepts Génétiques
Génétique: C’est la science qui examine les caractères des êtres vivants à l’échelle des gènes et du matériel héréditaire. Aussi appelée science de l’hérédité. Le matériel héréditaire est l’ADN (acide désoxyribonucléique) et l’ARN (acide ribonucléique).
ADN: C’est la matière organique qui porte des informations sur tous les traits de caractère du vivant et sur tout le fonctionnement de l’organisme. Les informations sur toutes les caractéristiques fonctionnelles et structurelles de l’organisme sont disponibles dans l’ADN.
Si nous devions faire une analogie; nous pouvons comparer l’ADN au texte d’un livre.
Les lettres de l’ADN sont appelées “nucléotides” et il n’y a que 4 lettres dans son alphabet (Adénine, Thymine, Guanine et Cytosine). Tous les mots de l’ADN sont composés de 3 lettres. Trois lettres se réunissent pour former des mots significatifs; Ces mots d’ADN sont appelés “codons.”
Le chromosome correspond au livre lui-même. Dans cette analogie, il représente un ouvrage complet, constitué du texte (l’ADN), auquel sont ajoutés un avant-propos, une table des matières, une bibliographie et une couverture.
La bibliothèque génétique, ou génome, d’une personne comprend 46 livres (chromosomes) : 23 sont hérités de la mère et 23 du père. Chacun des 23 livres d’un même ensemble porte sur un domaine différent.
Par exemple, on peut imaginer 23 livres différents, un écrit dans le domaine de la physique, un en géométrie et un en sociologie. Dans le domaine de la physique, un livre du père, un livre de la mère; dans le domaine de la sociologie, on peut imaginer qu’un livre soit reçu de la mère et un autre du père.
C’est pourquoi on dit que “l’homme possède 23 paires de chromosomes.” Cependant, bien que les domaines et les titres des livres empruntés à la mère et au père soient les mêmes, le contenu des sujets peut être différent.
Par exemple, la couleur des yeux, l’exemple le plus connu, est un sujet du livre 15 (Chromosome 15). Cependant, le contenu de la couleur des yeux peut être différent dans le livre pris à la mère et différent dans celui pris au père.
La bibliothèque génétique de la descendance contient les deux versions de l’information sur la couleur des yeux héritées des parents ; la version la plus dominante se reflète dans son apparence physique.
Les gènes sont les différents sujets traités dans les livres. Ils contiennent les informations détaillées relatives à un sujet. Un être humain possède entre 20 000 et 30 000 gènes.
Certains gènes sont constitués de quelques centaines de nucléotides (lettres), tandis que d’autres sont constitués de millions de nucléotides. Le nombre de gènes (sujets) contenus dans les chromosomes (livres) est différent les uns des autres.
L’ARN est le papier carbone utilisé pour copier l’ADN. L’ARN possède également un alphabet de 4 lettres, mais contrairement à l’ADN, il comporte la « lettre » uracile au lieu de Thymine. C’est pourquoi lors de la copie, il y a de l’uracile dans l’ARN par rapport à la lettre qui est de la thymine dans l’ADN (par exemple, le codon qui est “ATA” dans l’ADN est exprimé par “AUA” dans l’ARN).
Les chromosomes sont situés dans le noyau au centre de chaque cellule. Par exemple, lorsqu’une protéine doit être produite dans la cellule, la partie pertinente de l’ADN est copiée et de l’ARN est formé. L’ARN va aux ribosomes et transfère toutes les informations sur la production de cette protéine au ribosome.
Gène: Le morceau d’ADN qui peut exprimer à lui seul un trait de caractère ou une action s’appelle un gène.
Modification Génétique: C’est la modification d’un trait ou d’un caractère dans un organisme en altérant ou en faisant taire ses gènes. Dans ce contexte, le gène de l’être vivant peut être modifié, amélioré, réduit au silence ou un gène prélevé sur un autre être vivant ou produit artificiellement peut être inséré dans le génome de l’être vivant.
Technologie de l’ADN recombinant: Il s’agit de la modification d’un être vivant en combinant des gènes de différents êtres vivants.
Pour reprendre l’analogie précédente, imaginons une plante cultivée dans un champ. Comme tout organisme, elle possède des livres, les chromosomes, qui portent son information génétique. Imaginons qu’un gène absent de ses chromosomes lui soit transféré à partir d’une bactérie.
Supposons que cette bactérie puisse produire une toxine contre les insectes. Si le gène responsable est copié puis ajouté au chromosome de la plante, celle-ci peut acquérir la capacité de produire cette toxine.
Par conséquent, dans cet exemple, la culture de plein champ est rendue résistante aux insectes grâce à la technologie de l’ADN recombinant.
Organismes Génétiquement Modifiés (OGM): Est le nom donné aux êtres vivants dont la structure génétique a été modifiée. Il est généralement utilisé comme abréviation OGM. Son nom anglais est Genetically Modified Organisms (GMOs).
Plante Transgénique: Plantes dont la structure génétique a été modifiée.
Animal Transgénique: Animaux dont la structure génétique a été modifiée.
Microorganismes Transgéniques: Microorganismes dont la structure génétique a été modifiée.
Comment les organismes génétiquement modifiés sont-ils produits?
La production d’organismes génétiquement modifiés (OGM) est généralement un processus en 4 étapes. Ces processus sont;
1. Identification du gène,
2. La duplication ou la production artificielle du gène,
3. Insertion du gène dans la cellule et
4. Développement d’un être vivant avec un nouveau génome.
Tout d’abord, le gène responsable du trait caractéristique que l’on souhaite conférer à l’être vivant doit être identifié et isolé d’un autre être vivant ou construit artificiellement.
Le gène est ensuite combiné avec d’autres éléments génétiques, notamment une région promotrice et terminatrice et un marqueur sélectionnable.
Différentes techniques sont disponibles pour insérer ce gène obtenu dans le génome de la organisme receveur. Les bactéries peuvent être amenées à absorber de l’ADN étranger, généralement par choc thermique ou électroporation.
Chez les animaux, il est généralement inséré dans les cellules de l’animal par microinjection. L’injection peut se faire directement dans le noyau ou grâce à l’utilisation de vecteurs viraux.
Dans les plantes, le gène est inséré, généralement par recombinaison médiée par Agrobacterium, biolistique ou électroporation.
Puisque le gène en question est placé dans une seule cellule à ce stade, l’organisme doit être reproduit à partir de cette seule cellule. Chez les plantes, cela se fait grâce à la culture tissulaire. Chez l’animal, il faut s’assurer que le gène inséré est présent dans les cellules souches embryonnaires.
Au début de la modification génétique, le matériel génétique était inséré de manière aléatoire dans le génome de l’hôte. Cependant, au cours des 30 dernières années, des techniques de ciblage génétique et des techniques de localisation précise ont été développées.
Parmi ces techniques, TALEN et CRISPR sont les techniques les plus utilisées et chacune possède ses propres avantages. Les TALEN ont une spécificité de cible plus élevée, tandis que CRISPR est plus facile à concevoir et plus efficace.
Histoire des organismes génétiquement modifiés
Dans les années 40 et 50, avec la découverte de la manière dont les êtres humains modifiaient la structure génétique d’un être vivant, la voie à la transformation de ces études scientifiques en produits commerciaux a été ouverte.
En 1982, la FDA a approuvé la bactérie génétiquement modifiée Escherichia coli, capable de produire de grandes quantités d’insuline, pour fournir de l’insuline aux diabétiques. Ainsi, les OGM sont entrés pour la première fois dans nos vies.
La première plante génétiquement modifiée (plante transgénique) a été produite en 1983 à partir d’un plant de tabac résistant aux antibiotiques. Avec l’introduction du tabac résistant aux virus au début des années 1990, la Chine est devenue le premier pays à commercialiser un produit transgénique.
En 1986, en référence à la commercialisation des organismes génétiquement modifiés, les États-Unis ont pris la première mesure en matière de réglementation légale concernant les organismes génétiquement modifiés. À cet égard, en 1992, la FDA a déclaré que les aliments dérivés de plantes issues d’organismes génétiquement modifiés devaient répondre aux mêmes normes et exigences de sécurité que les aliments dérivés de plantes cultivées de manière conventionnelle.
En fait, les années 90 ont été celles où la commercialisation des produits transgéniques a explosé. En 1994, la tomate transgénique “FLAVR-SAVR” a été approuvée par la Food and Drug Administration (FDA) pour sa commercialisation aux États-Unis. Ces tomates génétiquement modifiées avaient la particularité de mûrir plus tard.
En 1996, un total de 35 autorisations avaient été accordées pour la culture commerciale de 8 cultures transgéniques présentant 8 caractères différents et une espèce d’œillet dans 6 pays et dans l’UE.
En 2003, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) et l’Organisation pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), affiliées aux Nations Unies, ont préparé des lignes directrices et des normes internationales pour déterminer la sécurité des aliments OGM.
En 2003, un animal (GloFish) a été génétiquement modifié et commercialisé pour la première fois.
En 2005, environ 13 % des courges cultivées aux États-Unis étaient des courges génétiquement modifiées pour les rendre résistantes aux trois virus.
Depuis 2011, les États-Unis sont en tête de liste en matière de production de produits génétiquement modifiés. Actuellement, il existe différents types d’aliments génétiquement modifiés tels que le coton, le soja, le canola, la pomme de terre, l’aubergine, la fraise, le maïs, la tomate, la laitue, le melon et la carotte sur les marchés mondiaux, dans la mesure permise par leurs propres réglementations légales.
Outre les aliments, il existe également des produits génétiquement modifiés tels que des médicaments, des aliments pour animaux, des fibres et des vaccins. Le premier animal génétiquement modifié approuvé pour une utilisation alimentaire a été le saumon AquAdvantage en 2015.
En 2016, les États-Unis ont adopté une loi exigeant l’étiquetage de certains aliments génétiquement modifiés et ont exigé que le terme “bio-ingénierie” soit utilisé sur l’étiquette des aliments OGM.
En 2017, des pommes issues d’organismes génétiquement modifiés ont été proposées à la vente aux États-Unis. L’ananas rose OGM a été introduit auprès des consommateurs américains en 2020.
État actuel des organismes génétiquement modifiés
Les bactéries sont les organismes les plus faciles à modifier génétiquement et sont sujettes à des modifications génétiques à différentes fins telles que la recherche, la production alimentaire, la purification industrielle des protéines (y compris les produits pharmaceutiques) et l’agriculture.
Les champignons sont des organismes qui subissent une modification génétique dans un but presque identique. Les virus jouent un rôle important en tant que vecteurs pour ajouter des informations génétiques à d’autres organismes. Les virus ont généralement une utilité importante en thérapie génique humaine.
La modification génétique est appliquée aux plantes à des fins de recherche scientifique, pour obtenir de nouvelles couleurs chez les plantes, pour produire des vaccins et améliorer les cultures. L’application la plus fondamentale de la modification des plantes consiste à établir une tolérance aux herbicides ou une résistance aux insectes. Cependant, comme dans l’exemple du “riz doré”, une intervention génétique peut être impliquée afin d’augmenter sa valeur nutritionnelle.
Les autres applications des plantes transgéniques comprennent la tolérance à la sécheresse et au froid, ainsi que leur utilisation comme bioréacteurs pour produire des substances biopharmaceutiques, des biocarburants ou des médicaments.
Les principaux pays producteurs de plantes transgéniques dans le monde sont les États-Unis, l’Argentine, le Brésil, le Canada, l’Inde et la République populaire de Chine. Aujourd’hui, les plantes transgéniques les plus cultivées sont le soja, le maïs, le coton et le colza.
Il est souvent beaucoup plus difficile de transformer génétiquement des animaux et la grande majorité en est encore au stade de la recherche. Les mammifères sont les meilleurs organismes modèles pour l’homme. Par conséquent, des mammifères génétiquement modifiés sont développés pour découvrir et développer de nouveaux traitements contre les principales maladies humaines.
Au-delà de la recherche, la modification génétique est appliquée en élevage pour améliorer des caractères économiquement importants, tels que la vitesse de croissance, la qualité de la viande, la composition du lait, la résistance aux maladies et la survie. Le génie génétique a également été proposé pour lutter contre les moustiques vecteurs de nombreuses maladies mortelles.
Bien que la thérapie génique humaine soit encore relativement nouvelle, des études sur la modification génétique chez l’homme sont en cours pour traiter des troubles génétiques tels qu’un déficit immunitaire combiné sévère et l’amaurose congénitale de Leber.
Aliments génétiquement modifiés
Un pourcentage important du canola produit aujourd’hui aux États-Unis est constitué d’OGM et est principalement utilisé pour produire de l’huile végétale. L’huile de canola est la troisième huile végétale la plus consommée au monde. La modification génétique du canola est appliquée pour assurer la résistance aux herbicides et améliorer la composition de l’huile.
En 2010, 86 % de la récolte de maïs cultivée aux États-Unis et au Canada et 32 % de la récolte mondiale de maïs en 2011 étaient OGM.
L’huile de coton est utilisée à la fois à la maison et dans l’industrie comme huile de salade et de cuisson. Environ 93 % de la récolte de coton américaine est constituée d’OGM.
95 % des betteraves sucrières produites aux États-Unis sont produites à partir de graines génétiquement modifiées. Les betteraves sucrières résistantes aux herbicides sont autorisées en Australie, au Canada, en Colombie, dans l’UE, au Japon, en Corée, au Mexique, en Nouvelle-Zélande, aux Philippines, dans la Fédération de Russie, à Singapour et aux États-Unis.
Références
Alberts, B., Hopkin, K., Johnson, A. D., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2023). Essential Cell Biology (6th ed.). W. W. Norton & Company.
World Health Organization. (2014). Food, genetically modified.
U.S. Food and Drug Administration. (n.d.). Science and History of GMOs and Other Food Modification Processes.
National Human Genome Research Institute. (n.d.). Talking Glossary of Genomic and Genetic Terms.
National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. (2016). Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects. The National Academies Press.
U.S. Food and Drug Administration. (n.d.). Understanding New Plant Varieties.
Halil İbrahim Akgül, Ph.D., Assist. Prof.
Halil Ibrahim Akgul, Ph.D., is an Assistant Professor of Food Engineering at Bayburt University, where he works in the Division of Food Sciences within the Faculty of Engineering. He received his B.Sc. in Food Engineering from Akdeniz University in 2010, followed by an M.Sc. and a Ph.D. in Food Engineering from Atatürk University in 2015 and 2020, respectively. His formally recognised academic fields are Food Sciences and Engineering, Food Technologies, Dairy and Dairy Products Technology, and Food Microbiology.
Dr. Akgul has more than fifteen years of professional, research, and academic experience in food science. Between 2011 and 2013, he worked as the food engineer responsible for operations at the Pilot Dairy and Bread Factory of Atatürk University’s Directorate of Agricultural Enterprises. This industrial experience, combined with his subsequent academic research, gave him extensive practical and scientific knowledge of milk processing, dairy production, food quality, hygiene, and product development.
His research is primarily focused on milk and dairy products, dairy microbiology, starter cultures, lactic acid bacteria, exopolysaccharides, butter technology, and the physicochemical, microbiological, sensory, and nutritional properties of foods. His studies have examined the quality and fatty-acid composition of traditional butter, aroma formation in butter produced with different starter cultures, raw-milk quality, the characterisation and antioxidant activity of bacterial exopolysaccharides, traditional dairy products such as çökelek and karın kaymağı, colostrum powder, and the use of fruit-derived ingredients in ice cream production.
His academic record includes peer-reviewed research articles published in national and international journals, including Mljekarstvo, Acta Scientiarum Technology, the Journal of Food Safety and Food Quality, the International Journal of Food Engineering, the Atatürk University Journal of Agricultural Faculty, and ATA Food Journal. Four of the research articles currently listed in his university profile were published in SCI-Expanded-indexed journals. He has also contributed to twelve national and international conference papers and presentations covering dairy products, food microbiology, butter quality, fatty-acid composition, starter cultures, exopolysaccharide-producing bacteria, colostrum, traditional foods, and functional ice-cream formulations.
Dr. Akgul has participated as a researcher or adviser in eleven completed scientific and applied research projects. These projects have addressed the modernisation of pilot dairy-processing facilities; the production and quality characteristics of colostrum powder; the physicochemical and microbiological quality of butter and raw milk; the identification of exopolysaccharide-producing lactic acid bacteria; the development and production optimisation of starter cultures for mould-ripened cheese; the standardisation of traditional dairy products; and the use of sloe berry and persimmon fibre in ice-cream production.
His teaching experience spans undergraduate, associate-degree, and graduate education. The courses he has taught include Food Chemistry, Analytical Chemistry, General Chemistry, Organic Chemistry, Fermented Dairy Products Technology, Butter Production and Processing Technology, Healthy Living and Nutrition, Organic Agriculture and Food, Popular Science, Digital Literacy, and Information Technologies. Through these courses, he combines fundamental food chemistry and engineering principles with dairy technology, nutrition, scientific literacy, and the practical communication of scientific knowledge.
He is the founder and Editor-in-Chief of Gıda ve Sağlık, a multilingual digital publication devoted to food, nutrition, health, food chemistry, food microbiology, and culinary science. Through this platform, he draws upon his academic background, teaching experience, research activity, and practical knowledge of food production to present scientifically grounded information in a detailed and accessible form for an international readership.