Biotechnologie végétale

                                       Chapitre 1 :      Introduction : survol des usages

                    et               potentialités   des   plantes   génétiquement   modifiées (PGM)

Que sont les biotechnologies ?

Définitions :

• « Organisme » : toute entité biologique capable de se reproduire ou de transférer du matériel génétique
• « Organisme génétiquement modifié (OGM) » : un organisme, à l’exception des êtres humains, dont le matériel génétique a été modifié d’une manière qui ne s’effectue pas naturellement par multiplication et/ou par recombinaison naturelle.

Transformation du sucre par des levures. Transformation du lait.

Modification du patrimoine génétique de plante dans un but d’amélioration, les plantes issus de ces activités sont des plantes qui rentre dans la catégorie des OGM. On parlera de PGM.

Mutations (naturelles, induites)

Génie génétique = transgénèse ou cigénèse. Modification du patrimoine génétique de plante.

La biotechnologie est une science au carrefour de plusieurs sciences. Biologie, chimie et ingénierie.

Biologie synthétique = biologie de synthèse[pic 1]

Biologie de synthèse, l’objectif est de crée des organismes vivants complétement adapté aux besoins des humains.

Dans la biologie synthétique met en place des organismes complétement nouveau.

      Outil nouveau pour l’édition de génome, rajoute dans le génome de l’information génétique pour les OGM.

Grâce à ces nouveaux outils on est capable de modifier de manière subtile le génome d’organisme qui existe, de le modifier sans rajouter vraiment aucune paire de base.

*    Procédure d’obtention de PGM :

1.        Identification d’un caractère d’intérêt et isolement de l’ADN codant pour la protéine responsable de ce caractère = ADN d’intérêt

2.        Assemblage de constructions géniques avec l’ADN d’intérêt

3.        Transfert des constructions géniques vers le noyau de cellules végétales isolées cultivées in vitro

4.        Régénération de plantes entières potentiellement transgéniques à partir des cellules transformées.

  Plante va pouvoir utiliser la molécule d’ADN pour produire une protéine qui sera à l’origine du

nouveau caractère.[pic 2]

L’ADN qui codera pour la protéine va conférer le caractère d’intérêt, cet ADN ne va pas être transmit de manière non organiser à la plante.

Va retrouver une séquence promotrice, une transcrite et une terminatrice.

Les PGM sont obtenues par régénération à partir de cellules isolées transformées génétiquement.

Une fois la construction génique assembler il va falloir la transférer vers le noyau de cellules végétales isolé, in vitro. Une fois que les cellules isolées ont reçus la construction génique, on va voir comment ces cellules isolées vont recevoir l’ordre de se diviser et

de se différencier pour donner une plante entière : processus de régénération de plante entière à partir de cellules transformées.

Molécule d’ADN assemblé avec une région promotrice et une région régulatrice.

Utilisation des casettes d’expression transgéniques dans les[pic 3]

cellules transformées

Cellules se développent in vitro, vont recevoir des infos chimiques qui vont les obliger à se multiplier et à se différencier pour donner un système aérien et racinaire, une fois système aérien et racinaire formé, plante autonome sortie de son système et mise en terre, plante régénérée. Processus de régénération.

Plante issue de la multiplication et différenciation d’une cellule

initiale unique, si elle est génétiquement modifiée, cette cellule initiale va

se multiplier et se différencier, copie son patrimoine génétique, transmis à toutes les cellules. Toutes les cellules présentent donc la modification transgénique de la cellule initiale. Permet à partir d’une cellule modifiée d’obtenir un organisme pluricellulaire.

Les cellules isolées sont des cellules sans identité cellulaire vont en se multipliant réussir à se reformer. Pendant la régénération, capacité de totipotence qui est mise en jeu.

Cette totipotence va être mise en jeux pendant la régénération, se fait in vitro, les cellules vont être mise en culture dans des milieux complétements artificiels. Dans ces milieux on va rajouter des hormones végétales qui sont des molécules qui vont obliger des cellules isolées à se multiplier et se différencier. Totipotence mobiliser grâce à des signaux tel que des hormones.

• Culture des cellules sur un milieu nutritif complexe : Sels, minéraux, vitamines, hormones, agent gélifiant
• Milieu MS (Murashigo et skoog) :   Eau, agar, sucre(C), a. a (N), Vitamines et hormones (Pour étudier)

[pic 4]

         Cellules de l’explant isolée qui induit la régénération 🡪 Plante

• La modification génétique réalisé sur une cellule se trouve sur toute les    cellules de l’individu régénéré.
• Pendant la régénération, il y’a la sélection qui est réalisé

Le matériel génétique transféré est constitué d’unités trascriptionnelle artificielles : Les cassettes d’expression (Un promoteur, une séquence transcrite et un terminateur)

Cassette d’expression : Unité transcriptionnelle artificielle= gène artificiel obtenu par ADN recombinant.

 Molécule d’ADN avec promoteur et terminateur.

On     introduit plusieurs cassette d’expression dans la cellule qui a chacune une fonction :

• Cassette d’expression qui possède le caractère d’intérêt
• Une cassette d’expression correspondant au gène de sélection = Cassette de sélection

• Les cellules qui ont la cassette peuvent résister à un moyen de sélection (Antibio, herbicide, etc)🡪 Avantage sélectif 

• Elle permet de sélectionner les cellules végétale transformer va conférer un avantage sélectif aux cellules qui l’ont intégré dans leur génomes et sert à faire la sélection entre les cellules transformé et les cellules non transformés

• Il y’a 2 types de méthodes :

Transfert direct : technique biolistique et transfert indirect : Technique biologique faisant intervenir des agrobactéries

       Hypothèse de co-transformation : 2 cassettes d’expression sont transféré (par ex), lors de la régénération par sélection,   on sélectionne selon l’un des 2 éléments (cassette de sélection), on suppose que si la cassette de sélection est transféré alors la cassette d’intérêt est aussi présente dans le noyau.

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